Nucleação do HYMAGINE: Produção de hidrogênio utilizando nanofotocatalisadores magnéticos inovadores sintetizados por micro-ondas

• Processo: 25/23980-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Juliana dos Santos de Souza Silva
• Beneficiário: Juliana dos Santos de Souza Silva
• Pesquisador Responsável no exterior: Marie LE PIVERT
• Instituição Parceira no exterior: Université Paris-Sorbonne (Paris 4) , França
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Santo André , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: Santo André
• Vinculado ao auxílio: 24/18336-0 - Investigação de sistemas híbridos baseados em nanopartículas plasmônicas quirais e óxidos metálicos semicondutores com aplicações em fotocatalíticas, AP.R
• Assunto(s): Materiais nanoestruturados Dióxido de titânio Fotocatálise Hematita Óxidos metálicos Produção de hidrogênio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: dióxido de titânio | fotocatalise | Óxido De Ferro | óxidos metálicos | Produção de hidrogênio | Sintese por micro-ondas | Nanomateriais

Resumo

A conversão da energia solar em hidrogênio por meio da fotocatálise representa uma alternativa sustentável aos combustíveis fósseis, reduzindo simultaneamente as emissões de CO¿. No entanto, esse processo geralmente requer o uso de solventes orgânicos, como o metanol, como agente sacrificante para aumentar a produção de H¿. Dessa forma, o foto-reprocessamento de plásticos oferece um benefício adicional ao degradar resíduos plásticos e gerar hidrogênio (H¿). Contudo, a cinética de mineralização é muito lenta, levando meses. Assim, propomos acoplar a fotocatálise a campos magnéticos para melhorar a separação e o tempo de vida dos portadores de carga.Para que o processo seja sustentável, são necessários fotocatalisadores que combinem forte absorção de luz visível (uma fração significativa da luz solar que atinge a Terra) com eficiente separação de cargas e propriedades magnéticas. Além disso, essas propriedades magnéticas podem ser benéficas para a recuperação mais fácil do catalisador. A ¿-Fe¿O¿ é, portanto, uma candidata promissora devido à sua baixa energia de gap (2,0 - 2,2 eV), mobilidade de carga moderada, baixo custo e propriedades magnéticas. No entanto, sua alta taxa de recombinação de cargas e sua suscetibilidade à fotocorrosão ainda são desafios. Depositar uma fina camada de TiO¿ nanoestruturado sobre a ¿-Fe¿O¿ pode superar essas limitações, aumentando a absorção de luz UV (uma pequena fração da luz solar que chega à Terra), reduzindo a recombinação e mitigando a fotodegradação.Essa colaboração internacional aproveita as forças complementares das equipes brasileira e francesa. A equipe brasileira realizará a síntese assistida por micro-ondas e caracterizará as propriedades estruturais, morfológicas e espectroscópicas das nanoestruturas de ¿-Fe¿O¿/TiO¿, aproveitando sua expertise na preparação e aplicação de nanomateriais inorgânicos fotoativos. A equipe francesa será responsável pela caracterização das propriedades magnéticas e pela avaliação do desempenho fotocatalítico no foto-reprocessamento de microplásticos sob irradiação luminosa e sob campo magnético externo.De forma geral, este projeto estabelece as bases para uma rede de pesquisa sustentável voltada ao desenvolvimento de fotocatalisadores magnéticos para a geração de hidrogênio, combinando competências complementares, o compartilhamento de conhecimento e o incentivo à colaboração de longo prazo. (AU)