Desenvolvimento de catalisadores multifuncionais de nióbio: avanços na conversão de CO2 e geração de H2

• Processo: 23/17686-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: André Esteves Nogueira
• Beneficiário: André Esteves Nogueira
• Instituição Sede: Divisão de Ciências Fundamentais (IEF). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São José dos Campos
• Pesquisadores associados: Amanda Soares Giroto ; Cauê Ribeiro de Oliveira ; Douglas Henrique Pereira ; Francisco Guilherme Esteves Nogueira ; José Balena Gabriel Filho ; Juliana Arriel Torres ; Luiz Fernando Gorup ; Maraisa Gonçalves ; Vagner Romito de Mendonça
• Assunto(s): Semicondutores Energia renovável Fotocatálise Óxido de nióbio Catalisadores multifuncionais Nióbio Dióxido de carbono Hidrogênio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Conversão de dióxido de carbono | energia renovável | fotocatalise | materiais catalíticos | Óxido de Nióbio | semicondutores | Semicondutores

Resumo

O projeto de pesquisa visa obter avanços significativos no campo da conversão de energia e na mitigação das mudanças climáticas, com foco na redução das emissões de dióxido de carbono (CO2) e na geração sustentável de hidrogênio (H2). Em resposta à crescente preocupação global com as mudanças climáticas e seus impactos ambientais, esta pesquisa busca desenvolver catalisadores inovadores que desempenharão um papel crucial na transformação do atual cenário energético e na transição para uma economia mais sustentável. O projeto começa com a otimização da síntese do óxido de nióbio, usando o método de precipitação em diferentes faixas de pH, seguido de tratamento hidrotérmico assistido por micro-ondas. Essa etapa tem como objetivo explorar como as condições de síntese afetam as propriedades estruturais, físicas e químicas do óxido de nióbio, com ênfase na compreensão da influência do pH e da radiação de micro-ondas na acidez e basicidade de Lewis e Brønsted, bem como em sua estrutura cristalina. A otimização dessa síntese é fundamental para garantir que o material base tenha as características ideais para atuar como um catalisador eficaz. Em seguida, o óxido de nióbio será modificado com nanopartículas metálicas (Co, Ni e Fe) e/ou óxidos desses metais, com o propósito de aprimorar suas propriedades catalíticas. A avaliação do desempenho desses catalisadores ocorrerá em processos de fotorredução de CO2 sob radiação visível e/ou ultravioleta (UV) em diferentes condições. Além disso, os catalisadores desenvolvidos serão aplicados na produção de hidrogênio (H2) por meio da hidrólise do borohidreto de sódio, visando fornecer uma fonte limpa de energia e contribuir para a redução das emissões de CO2 provenientes dos combustíveis fósseis. Além disso será realizado uma caracterização detalhada das propriedades físico-química dos materiais catalisadores utilizando diferentes técnicas. Este projeto representa uma abordagem inovadora e interdisciplinar, reunindo conhecimentos de diversas áreas para desenvolver soluções práticas e sustentáveis para os desafios energéticos e ambientais atuais. O sucesso deste projeto tem o potencial de transformar a maneira como produzimos energia, reduzimos as emissões de CO2 e contribuímos para um futuro mais sustentável. (AU)

Publicações científicas

(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)

FAJARDO, HUMBERTO, V; TEIXEIRA, MOISES P.; RIBEIRO, LUCAS S.; GIROTO, AMANDA S.; NOGUEIRA, ANDRE E.. Investigation on the structure-activity relationship and the role of peroxo groups on the TiO2 surface in thioanisole oxidation with hydrogen peroxide. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B-ADVANCED FUNCTIONAL SOLID-STATE MATERIALS, v. 315, p. 7-pg., 2025-05-01. (23/14112-7, 23/17686-4)

SANTOS, FABIANA L.; GIROTO, AMANDA S.; TORRES, JULIANA A.; OLIVEIRA, ANNA V. P. S.; SANTOS, VINICIUS M. F. E; NOGUEIRA, ANDRE E.. Hydrogen generation via NaBH4 hydrolysis over cobalt-modified niobium oxide catalysts. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 92, p. 11-pg., 2024-10-23. (23/17686-4)