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Redução Eletro-/fotoeletrocatalítica de CO2: eficiência, seletividade e cinética oscilatória

Processo: 16/09746-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2016
Vigência (Término): 09 de agosto de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
Beneficiário:Osmando Ferreira Lopes
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/16930-7 - Eletrocatálise V: processos eletrocatalíticos de interconversão entre as energias química e elétrica, AP.TEM
Assunto(s):Eletrocatálise   Catálise

Resumo

A redução eletrocatalítica do CO2 a moléculas orgânicas (C1 e C2) é uma alternativa com grande potencial para mitigar impactos de mudanças climáticas, além da possibilidade de produção de energia de forma sustentável. Apesar da pesquisa a respeito da redução eletrocatalítica de CO2 ter sido iniciada no final da década de 60, vários desafios tecnológicos e fundamentais precisam ainda serem superados nesta área, tais como, o aumento da atividade eletrocatalítica, a diminuição do sobrepotencial e o controle da seletividade dos produtos formados. Portanto, os objetivos deste projeto são: (i) investigar o efeito das propriedades dos eletrocatalisadores de cobre (Cu) e prata (Ag) - tamanho de partícula, morfologia e composição química - na sua atividade catalítica e seletividade na reação de redução do CO2; (ii) investigar o papel das condições operacionais do sistema reacional tais como pH, temperatura e a natureza e concentração da solução eletrolítica na atividade eletrocatalítica, seletividade e mecanismo da reação de redução do CO2; (iii) será proposto um sistema fotoeletroquímico utilizando um cátodo de Cu ou Ag combinado com um ânodo fotoativo contendo um semicondutor tipo n (c.f. TiO2 ou BiVO4) com intuito de diminuir os valores de sobrepotencial e controlar a seletividade do processo de redução do CO; (iv) serão realizados experimentos de redução eletrocatalítica do CO2 em regime oscilatório, já que nestas condições é possível obter informações mecanísticas que são inacessíveis em regime regular, além da possibilidade de se obter uma maior eficiência catalítica. As técnicas de espectrometria diferencial de massas eletroquímica on line, cromatografia líquida de alto desempenho, espectroscopia na região do infravermelho in situ serão utilizadas para monitorar os produtos formados em fase gasosa, líquida e espécies intermediárias, respectivamente.

Publicações científicas (7)
(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)
CARVALHO, KELE T. G.; LOPES, OSMANDO F.; FERREIRA, DEBORA C.; RIBEIRO, CAUE. ZnO:ZnWO4 heterostructure with enhanced photocatalytic activity for pollutant degradation in liquid and gas phases. Journal of Alloys and Compounds, v. 797, p. 1299-1309, AUG 15 2019. Citações Web of Science: 0.
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. Citações Web of Science: 1.
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. Citações Web of Science: 0.
LOPES, OSMANDO F.; VARELA, HAMILTON. Effect of Annealing Treatment on Electrocatalytic Properties of Copper Electrodes toward Enhanced CO2 Reduction. CHEMISTRYSELECT, v. 3, n. 31, p. 9046-9055, AUG 23 2018. Citações Web of Science: 1.
LOPES, OSMANDO F.; CARVALHO, KELE T. G.; AVANSI, JR., WALDIR; MILORI, DEBORA M. B.; RIBEIRO, CAUE. Insights into the photocatalytic performance of Bi2O2CO3/BiVO4 heterostructures prepared by one-step hydrothermal method. RSC ADVANCES, v. 8, n. 20, p. 10889-10897, 2018. Citações Web of Science: 2.
DA SILVA, GELSON T. S. T.; CARVALHO, KELE T. G.; LOPES, OSMANDO F.; RIBEIRO, CAUE. g-C3N4/Nb2O5 heterostructures tailored by sonochemical synthesis: Enhanced photocatalytic performance in oxidation of emerging pollutants driven by visible radiation. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 216, p. 70-79, NOV 5 2017. Citações Web of Science: 24.
DA SILVA, GELSON T. S. T.; CARVALHO, KELE T. G.; LOPES, OSMANDO F.; GOMES, ELIZIANA S.; MALAGUTTI, ANDREA R.; MASTELARO, VALMOR R.; RIBEIRO, CAUE; MOURAO, HENRIQUE A. J. L. Synthesis of ZnO Nanoparticles Assisted by N Sources and their Application in the Photodegradation of Organic Contaminants. CHEMCATCHEM, v. 9, n. 19, p. 3795-3804, OCT 10 2017. Citações Web of Science: 9.

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