Estudos sobre a síntese e aplicação de heteroestruturas de nanocristais semicondutores em processos de fotossíntese artificial

• Processo: 15/14330-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Cauê Ribeiro de Oliveira
• Beneficiário: Cauê Ribeiro de Oliveira
• Instituição Sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Fotocatálise Heteroestruturas Semicondutores Fotossíntese artificial Materiais cerâmicos Nanocristais Gases do efeito estufa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fotocatalise | heteroestruturas | óxidos cerâmicos | reforma de CO2 | semicondutores | Cerâmicos

Resumo

O bem-estar da população e o progresso tecnológico de nossa sociedade dependem, em grande parte, do desenvolvimento de alternativas para a produção de energia que sejam ambientalmente corretas e capazes de mitigar impactos de outras atividades humanas. As estratégias de reforma de gases de efeito estufa para produção de hidrocarbonetos, também conhecida como fotossíntese artificial, estão entre estas alternativas. No entanto, ainda são necessários estudos aprofundados de catalisadores destas reações que possam torná-las viáveis e energicamente favoráveis, por exemplo, ativando as reações por intermédio da radiação solar. Entre os materiais de interesse, as heteroestruturas de nanocristais semicondutores vêm sendo amplamente estudadas como uma interessante opção para as reações fotoativadas, em virtude do aumento na sua eficiência fotocatalítica. No entanto, as combinações de semicondutores mais adequadas para o processo de redução do CO2 e as condições reacionais ainda não estão estabelecidas. Neste contexto, o presente projeto propõe um estudo detalhado sobre a formação de heteroestruturas com potencial para o processo de redução de CO2, baseados em candidatos ainda pouco explorados na literatura para tal fim, como CuO:Nb2O5, Cu2O:Nb2O5, Cu2O:BiVO4, BiVO4:Bi2O3, Nb2O5:g-C3N4, entre outros materiais produzidos por rotas de química fina. Esses materiais serão caracterizados por técnicas avançadas e empregados na fotorredução de CO2 em fase líquida (batelada) para obtenção de compostos como CO, CH3OH, CH4, produzidos por radiação UV ou visível. Ainda, a influência dos parâmetros operacionais de reação, como a temperatura, o tipo de radiação, a massa inicial do fotocatalisador e nível de saturação de CO2 serão investigados. Por fim, espera-se realizar estudos cinéticos da fotorredução do CO2 e determinar/quantificar os produtos gerados com técnicas cromatográficas. (AU)

Publicações científicas

(11)

(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)

DE MENDONCA, VAGNER R.; LOPES, OSMANDO F.; AVANSI JR, WALDIR; ARENAL, RAUL; RIBEIRO, CAUE. Insights into formation of anatase TiO2 nanoparticles from peroxo titanium complex degradation under microwave-assisted hydrothermal treatment. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 45, n. 17, B, p. 22998-23006, DEC 1 2019. (18/01258-5, 15/14330-8)

ROMERO T. BUENO; OSMANDO F. LOPES; KELE T. G. CARVALHO; CAUE RIBEIRO; HENRIQUE A. J. L. MOURÃO. Semicondutores heteroestruturados: uma abordagem sobre os principais desafios para a obtenção e aplicação em processos fotoquímicos ambientais e energéticos. Química Nova, v. 42, n. 6, p. 661-675, 2019-08-15. (13/13888-0, 18/04558-0, 18/01258-5, 15/12304-0, 16/09746-3, 15/14330-8)

DA SILVA, GELSON T. S. T.; NOGUEIRA, ANDRE E.; OLIVEIRA, JESSICA A.; TORRES, JULIANA A.; LOPES, OSMANDO F.; RIBEIRO, CAUE. Acidic surface niobium pentoxide is catalytic active for CO2 photoreduction. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 242, p. 349-357, MAR 2019. (16/09746-3, 16/21515-7, 15/14330-8)

OLIVEIRA, JESSICA A.; REIS, MARIANA O.; PIRES, MAIRA S.; RUOTOLO, LUIS A. M.; RAMALHO, TEODORICO C.; OLIVEIRA, CAUE R.; LACERDA, LIVIA C. T.; NOGUEIRA, FRANCISCO G. E.. Zn-doped Nb2O5 photocatalysts driven by visible-light: An experimental and theoretical study. Materials Chemistry and Physics, v. 228, p. 160-167, APR 15 2019. (18/09723-9, 18/01258-5, 15/14330-8)

CADAN, FELLIPE MAGIOLI; RIBEIRO, CAUE; AZEVEDO, EDUARDO BESSA. Improving g-C3N4:WO3 Z-scheme photocatalytic performance under visible light by multivariate optimization of g-C3N4 synthesis. Applied Surface Science, v. 537, JAN 30 2021. (14/02739-6, 15/14330-8, 18/01258-5)

OLIVEIRA, JESSICA A.; NOGUEIRA, ANDRE E.; GONCALVES, MARIA C. P.; PARIS, ELAINE C.; RIBEIRO, CAUE; POIRIER, GAEL Y.; GIRALDI, TANIA R.. Photoactivity of N-doped ZnO nanoparticles in oxidative and reductive reactions. Applied Surface Science, v. 433, p. 879-886, MAR 1 2018. (14/09014-7, 15/14330-8)

NOGUEIRA, ANDRE E.; DA SILVA, GELSON T. S. T.; OLIVEIRA, JESSICA A.; TORRES, JULIANA A.; DA SILVA, MITCHELL G. S.; CARMO, MARCELO; RIBEIRO, CAUE. Unveiling CuO role in CO2 photoreduction process - Catalyst or reactant?. Catalysis Communications, v. 137, APR 5 2020. (18/01258-5, 16/21515-7, 16/09746-3, 14/09014-7, 15/14330-8)

TORRES, JULIANA A.; NOGUEIRA, ANDRE E.; DA SILVA, GELSON T. S. T.; LOPES, OSMANDO F.; WANG, YANJIE; HE, TAO; RIBEIRO, CAUE. Enhancing TiO2 activity for CO2 photoreduction through MgO decoration. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 35, p. 106-114, JAN 2020. (16/21515-7, 15/14330-8)

NOGUEIRA, ANDRE E.; OLIVEIRA, JESSICA A.; DA SILVA, GELSON T. S. T.; RIBEIRO, CAUE. Insights into the role of CuO in the CO2 photoreduction process. SCIENTIFIC REPORTS, v. 9, FEB 4 2019. (16/09746-3, 16/21515-7, 14/09014-7, 15/14330-8)

NOGUEIRA, ANDRE E.; SILVA, GELSON T. S. T.; OLIVEIRA, JESSICA A.; LOPES, OSMANDO F.; TORRES, JULIANA A.; CARMO, MARCELO; RIBEIRO, CAUE. CuO Decoration Controls Nb2O5 Photocatalyst Selectivity in CO2 Reduction. ACS APPLIED ENERGY MATERIALS, v. 3, n. 8, p. 7629-7636, AUG 24 2020. (16/21515-7, 18/01258-5, 14/09014-7, 16/09746-3, 15/14330-8)

DE MENDONCA, VAGNER R.; LOPES, OSMANDO F.; AVANSI JR, WALDIR; ARENAL, RAUL; RIBEIRO, CAUE. Insights into formation of anatase TiO2 nanoparticles from peroxo titanium complex degradation under microwave-assisted hydrothermal treatment. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 45, n. 17, p. 9-pg., 2019-12-01. (18/01258-5, 15/14330-8)