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Aumento da produção de hidrogênio induzida pela luz através de transformações orgânicas

Resumo

Nossa proposta é desenvolver fotocatalisadores e co-catalisadores mais eficientes e estáveis para a oxidação seletiva de glicerol a DHA usando uma célula fotoeletroquímica (PCE). Entender a reação de oxidação, o seu mecanismo e cinética são também o foco desta proposta, utilizando técnicas complementares das duas Instituições. O glicerol é um subproduto da indústria do biodiesel e o Brasil é o segundo maior produtor e consumidor de biodiesel, atrás apenas dos Estados Unidos. Estima-se que a produção brasileira de biodiesel suba de 5,4 para mais de 10 bilhões de litros por ano, entre 2018 e 2023. Assim, uma maneira verde, sustentável e eficiente de converter o subproduto glicerol em um produto de maior valor agregado é desejada e necessária. Usando uma célula fotoeletroquímica, os elétrons gerados na oxidação do glicerol fotoassistida também podem ser usados para gerar hidrogênio. Para este projeto propomos uma investigação detalhada dos seguintes fotocatalisadores SrTiO3, ±-Fe2O3 e BiVO4 modificados com materiais 2D (grafeno e MoS2) e NiOx e NiFeOOH como co-catalisadores. Os objetivos são focados em empregar fotocatalisadores que podem ser preparados por rotas simples e que são baratos e abundantes. Ambos os grupos possuem expertise na síntese dos materiais e seus compósitos aqui propostos. Além disso, o projeto também quer evitar o uso de catalisadores e ligas metálicas caras, considerando a possibilidade de produzir células fotoeletroquímicas em larga escala. Para sua caracterização, técnicas complementares e poderosas de caracterização disponíveis em ambas as instituições serão empregadas: espectroscopia de infravermelho in situ e de massa acoplada a uma célula fotoeletroquímica; espectroscopia de absorção XAS in-situ e difração de raios-X de alta resolução no CNPEM-Sirius; espectroscopia de absorção transiente (TAS), espectroscopia Raman acoplado ao AFM, e técnicas para medir os níveis de energia; espectrofotometria in operando induzida por luz; ressonância magnética nuclear (H-NMR e C-NMR) e HPLC para análise de produtos. (AU)