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Ferroporfirinas-titânio suportadas em argilas ou sílicas como fotocatalisadores para produção de peróxido de hidrogênio

Processo: 20/06712-6
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de julho de 2021 - 30 de novembro de 2024
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
Pesquisador responsável:Katia Jorge Ciuffi Pires
Beneficiário:Katia Jorge Ciuffi Pires
Instituição Sede: Reitoria. Universidade de Franca (UNIFRAN). Franca , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Eduardo Ferreira Molina ; Eduardo José Nassar ; Emerson Henrique de Faria ; Liziane Marcal da Silva ; Lucas Alonso Rocha
Assunto(s):Fármacos fotossensibilizantes  Argilas  Catalisadores  Foto-oxidação  Peróxido de hidrogênio  Porfirinas 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:argilas | catalisadores | fotooxidação | Fotossensibilizadores | peróxido de hidrogênio | porfirinas | Bioinorgânica, materiais híbridos, catálise

Resumo

O peróxido de hidrogênio é um produto químico de considerável importância, com demanda crescente no mundo atual. No entanto, embora seja considerado "verde", sua síntese não é ambientalmente amigável. A síntese direta desse produto é a via mais eficaz para atingir tal objetivo, entretanto fatores como formação de água devido à termodinâmica, riscos de explosão e instabilidade do peróxido de hidrogênio produzido dificultam a aplicabilidade do processo em nível industrial. Este projeto de pesquisa será realizado em colaboração com pesquisadores da Universidade de Salamanca e Universidade Pública de Navarra - Espanha (ver cartas de colaboração anexadas em "outros documentos"). Nosso objetivo principal é desenvolver fotocatalisadores eficientes e seletivos para a produção direta do peróxido de hidrogênio, sem que haja sua posterior desativação, otimizando as propriedades e vantagens do uso do titânio. Para isso, pretende-se inicialmente modificar a superfície da titânia, TiO2 por meio da formação de materiais híbridos, que consistem em ferroporfirinas de segunda geração, ligadas covalentemente ao TiO2 (previamente funcionalizados com organossilanos para garantir o acoplamento eficiente da ferroporfirina) e, em seguida, promover a dispersão das nanopartículas do TiO2 modificadas em sólidos porosos de diferente natureza como a caulinita, sepiolita e terra diatomácea. Por meio dessa dispersão, tem-se por finalidade aumentar a superfície de exposição das espécies fotoativas (TiO2 e ferroporfirinas) e ainda, devido à elevada porosidade dos suportes elencados, garantir a proteção do peróxido de hidrogênio formado, sem sua posterior desativação. Os materiais preparados serão amplamente caracterizados por técnicas como: análises químicas, difração de raios X, métodos de fissiosorção, microscopia eletrônica de varredura, análises térmicas e espectroscopia de absorção na região do infravermelho e do ultravioleta visível. Os híbridos formados serão utilizados como fotocatalisadores na produção eficiente e estável do peróxido de hidrogênio. Os resultados obtidos de produção do peróxido de hidrogênio serão relacionados às propriedades dos catalisadores, estabelecidas pelas técnicas de caracterizações e em termos do mecanismo de atuação das ferroporfirinas como passivadores da superfície do TiO2, além de sua capacidade de criação de novos sítios para redução do O2. Ademais, a influência da dispersão das nanopartículas de TiO2 contendo as ferroporfirinas de segunda geração em superfícies de sólidos porosos de diferente natureza será avaliada. Finalmente, será estudada a influência dos suportes na alteração das propriedades superficiais do TiO2 e na inibição da combinação do par elétron-vacância e consequente melhoria da eficiência fotocatalítica. O uso dos materiais híbridos preparados neste projeto pode ser uma alternativa bastante interessante e promissora para a produção do peróxido de hidrogênio empregando-se o TiO2; pois utilizará materiais amplamente disponíveis e não tóxicos, como os suportes elencados neste estudo e as ferroporfirinas, que são de fácil síntese, não tóxicas e que em baixas concentrações podem ter um papel muito importante na passivação da superfície do TiO2. (AU)

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Publicações científicas (6)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
BARBOSA, LORRANA VIETRO; CASTRO, MONA STEFANY DE SOUZA; CIUFFI, KATIA JORGE; NASSAR, EDUARDO J.; MARCAL, LIZIANE; PEREIRA, LORENA RODRIGUES; SANTOS, MARIO FERREIRA CONCEICAO; AMBROSIO, SERGIO RICARDO; GOMES, PIETRA STEFANY DA SILVA; NOGUEIRA, FLAVIA APARECIDA RESENDE; et al. Kaolinite-titanium nanocomposite applied to the photodegradation of the genotoxic compound cisplatin and the terephthalic acid hydroxylation reaction. COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS, v. 676, p. 12-pg., . (17/15482-1, 18/05080-6, 18/25010-2, 11/09823-4, 17/16278-9, 11/09823-4, 19/26439-5, 20/06712-6, 16/01501-1, 98/11022-3)
GIL-KORILIS, ADRIAN; COJOCARU, MIHAIL; BERZOSA, MELIBEA; GAMAZO, CARLOS; ANDRADE, NATALIA J.; CIUFFI, KATIA J.. Comparison of antibacterial activity and cytotoxicity of silver nanoparticles and silver-loaded montmorillonite and saponite. APPLIED CLAY SCIENCE, v. 240, p. 20-pg., . (20/06712-6)
DO PRADO, MARCUS VINICIUS; GONZALEZ, BEATRIZ; VICENTE, MIGUEL A.; TRUJILLANO, RAQUEL; NASSAR, EDUARDO JOSE; GIL, ANTONIO; SANTAMARIA, L.; KORILI, SOPHIA A.; MARCAL, LIZIANE; DE FARIA, EMERSON H.; et al. Multifunctional heterogeneous catalysts: Tetrakis(pentafluorophenyl) porphinato]iron(III) immobilized on amine-functionalized Diatomaceous Earth for catalytic and adsorption applications. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 11, n. 3, p. 11-pg., . (98/11022-3, 05/00720-7, 11/03335-8, 12/11673-3, 16/01501-1, 20/06712-6)
DE LIMA, OMAR JOSE; DE ARAUJO, DENIS TALARICO; MARCAL, LIZIANE; MILLER CROTTI, ANTONIO EDUARDO; MACHADO, GUILHERME SIPPEL; NAKAGAKI, SHIRLEY; DE FARIA, EMERSON HENRIQUE; CIUFFI, KATIA JORGE. Photodegradation of Fipronil by Zn-AlPO4 Materials Synthesized by Non-Hydrolytic Sol-Gel Method. CHEMENGINEERING, v. 6, n. 4, p. 22-pg., . (20/06712-6, 98/11022-3, 12/11673-3, 17/15482-1, 05/00720-7, 13/19523-3, 11/03335-8, 16/01501-1)
SANTAMARIA, L.; GARCIA, L. OLIVEIRA; DE FARIA, E. H.; CIUFFI, K. J.; VICENTE, M. A.; KORILI, S. A.; GIL, A.. M(II)-Al-Fe layered double hydroxides synthesized from aluminum saline slag wastes and catalytic performance on cyclooctene oxidation. MINERALS ENGINEERING, v. 180, p. 9-pg., . (20/06712-6)
FERREIRA, BRENO F.; DO PRADO, MARCUS V.; MARCAL, LIZIANE; CIUFFI, KATIA J.; VICENTE, MIGUEL A.; GIL, ANTONIO; DE FARIA, EMERSON H.. Manganese-sulfonato porphyrin adsorbed on amino kaolinite as heterogeneous catalyst for oxidation and polymerization reactions. APPLIED CLAY SCIENCE, v. 235, p. 10-pg., . (17/15482-1, 13/19523-3, 11/03335-8, 05/00720-7, 20/06712-6, 12/11673-3, 16/01501-1, 98/11022-3)

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