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Desenvolvimento de heteroestruturas de óxido de magnésio com ZnO e TiO2 para aplicação em processos de fotossíntese artificial

Processo: 16/21515-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de abril de 2017
Vigência (Término): 31 de março de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Cauê Ribeiro de Oliveira
Beneficiário:Juliana Arriel Torres
Instituição-sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:18/01258-5 - Novos processos catalíticos e fotocatalíticos para a conversão direta de metano e CO2 em produtos, AP.TEM
Assunto(s):Heteroestruturas   Dióxido de titânio   Semicondutores   Materiais cerâmicos   Óxido de magnésio   Óxido de zinco

Resumo

A produção de energia a partir da queima de combustíveis fósseis contribui significativamente para o aquecimento global, destacando assim a necessidade de alternativas economicamente viáveis e energicamente favoráveis para produção de energia através de rotas limpas e sustentáveis. Rotas fotossintéticas artificiais podem recuperar o potencial energético destas emissões, através da redução (ativada por luz solar) do CO2 a compostos como CO e CH4que possam ser reutilizados em novos processos. Para tal, são propostos na literaturasemicondutores óxidos como catalisadores deste processo, considerando-se que na irradiaçãoforma-se um par elétron/buraco capaz de promover reações de oxirredução. Porém, vários desafiosainda são iminentes, como a baixa afinidade superficial pelo CO2 dos semicondutores típicos além do baixo potencial de redução típico, que faz com que outras reações de redução sejam preferidas.Assim, este projeto propõe desenvolver uma rota de síntese de heteroestruturas MgO/TiO2 eMgO/ZnO, nas quais a alta afinidade do CO2 pela superfície do MgO possa favorecer a seletividade por esta reação e, simultaneamente, a transferência de portadores de carga nasheteroestruturas (isolando os buracos gerados no TiO2 ou ZnO) aumentando a efetividade doprocesso. A princípio, as heteroestruturas serão obtidas por rotas de co-precipitação de saisinorgânicos na superfície de partículas de TiO2 ou ZnO previamente preparadas, seguido porcalcinação, onde os vários parâmetros de síntese serão investigados (proporção dos óxidos, pH deprecipitação, temperatura de calcinação, entre outros). Para avaliar e compreender a influênciadestes materiais no processo fotocatalítico, serão realizados estudos da estrutura e morfologiaatravés de XRD, FTIR e espectroscopia Raman. Os aspectos morfológicos serão analisados atravésde microscopias de alta resolução (FESEM e HRTEM). As propriedades de superfície serãoanalisadas através de XPS. As propriedades ópticas serão investigadas por DRS/UV-Vis e por PL.Esses materiais serão empregados na fotorredução de CO2 em fase líquida (batelada) e gasosa paraobtenção de compostos como CO, CH3OH, CH4, entre outros (usando radiação ultravioleta e visível). Além disso, a influência dos parâmetros operacionais de reação, como a temperatura, otipo de radiação, a massa inicial do fotocatalisador e a vazão do gás serão investigadas. (AU)

Publicações científicas (5)
(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)
RIBEIRO, LUCAS S.; PINATTI, IVO M.; TORRES, JULIANA A.; GIROTO, AMANDA S.; LESSE, FABIANA; LONGO, ELSON; RIBEIRO, CAUE; NOGUEIRA, ANDRE E. Rapid microwave-assisted hydrothermal synthesis of CuBi2O4 and its application for the artificial photosynthesis. Materials Letters, v. 275, SEP 15 2020. Citações Web of Science: 0.
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. Citações Web of Science: 0.
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. 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: 4.
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: 2.

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