Microbalões de Fenol-Formaldeído como Fotocatalisador Heterogêneo para Reações Químicas

• Processo: 24/07802-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Ivo Freitas Teixeira
• Beneficiário: Ivo Freitas Teixeira
• Pesquisador Responsável no exterior: Baris Kumru
• Instituição Parceira no exterior: Delft University of Technology (TU Delft), Holanda
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/14741-6 - Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos, AP.JP
• Assunto(s): Fotocatálise Materiais Materiais nanoestruturados Catálise heterogênea
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fotocatalise | materiais | Nanomateriais | Catálise heterogênea

Resumo

Resinas termorrígidas são estruturas poliméricas reticuladas, que demonstram propriedades mecânicas elevadas e resistência química comparadas aos termoplásticos. A reação de condensação fenol-formaldeído produz um polímero termorrígido, e é o primeiro polímero totalmente sintético já relatado na literatura (conhecido como Bakelite", Novolac, Resol). A resina fenol-formaldeído é amplamente utilizada em adesivos para madeira, em placas de circuito impresso, bolas de bilhar e algumas partes estruturais secundárias, como nos painéis internos de aeronaves. Enquanto a maioria é usada na forma de matriz, a indústria se beneficia da síntese heterofásica da condensação fenol-formaldeído para gerar microbalões fenólicos, que são então candidatos atraentes como enchimentos, isolantes e adesivos para juntas de madeira. Portanto, a resina fenol-formaldeído é um material industrial disponível em escala de milhões de toneladas.A fotocatálise é uma técnica emergente que converte a luz solar em energia química, assim como as plantas fazem através da fotossíntese. A fotocatálise, possibilitada por semicondutores, proporciona transformações químicas intrigantes, como a redução de CO2, a divisão da água, a síntese de polímeros e a geração de combustível sintético. As propriedades de lacuna de banda e separação de carga dos semicondutores desempenham um papel crucial na atividade fotocatalítica e no input de energia necessário para a conversão fotoquímica. Em grande escala, os fotocatalisadores heterogêneos são preferidos simplesmente devido à facilidade de separação e reutilização. No entanto, muitos fotocatalisadores heterogêneos promissores contêm matérias-primas críticas (MPC), como Cd, Pb, Ti, Rh e Ru, que são consideradas para uso cuidadoso/restrito pela UE, bem como dentro da TU Delft (por meio do pacto de Matérias-Primas Críticas e da Semana de Materiais). Portanto, é vital reformular o campo da fotocatálise introduzindo materiais semicondutores altamente ativos (idealmente orgânicos) livres de MPC disponíveis em grande escala.Esta proposta tem como objetivo estudar a potencial propriedade fotocatalítica das resinas fenol-formaldeído industriais. Na literatura, nos últimos dois anos, pesquisadores tentaram usar resinas fenol-formaldeído caseiras como fotocatalisadores, no entanto, sob condições de dopagem muito específicas, portanto, sem opção de escalabilidade. No nosso caso, iremos focar em microbalões como prova de conceito. Primeiro, as resinas ocas serão obtidas frescas ou serão recicladas de peças estruturais, para monitorar o efeito da reciclagem nas propriedades ópticas/estruturais. Em seguida, a produção química fotocatalítica a partir da água será investigada sistematicamente. (AU)