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Preparação e caracterização de eletrodos nanoestruturados de TiO2 modificados com estruturas metal orgânico (MOFs) para a aplicação na pré-concentração e redução de CO2

Processo: 17/12790-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2017
Vigência (Término): 01 de outubro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
Pesquisador responsável:Maria Valnice Boldrin
Beneficiário:Kallyni Irikura
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):19/07020-3 - Preparação, caracterização e aplicação de eletrodos modificados com polímero de microporosidade intrínseca (PMI) na captura e redução de CO2 por processos foto(eletro)catálico trifásico., BE.EP.PD
Assunto(s):Fotoeletrocatálise

Resumo

O dióxido de carbono (CO2) é um dos principais gases responsáveis pelo efeito estufa e em altas concentrações na atmosfera vem ocasionando diversas alterações climáticas afetando diretamente a sobrevivência de alguns ecossistemas e a qualidade de vida da humanidade. Na tentativa de minimizar este problema, diferentes metodologias estão sendo propostas para diminuir a concentração de CO2 na atmosfera. Dentre as diferentes metodologias os processos fotoeletrocatalíticos são bastante utilizados, pois podem reduzir a molécula de CO2 a compostos de alto valor agregado como CO, CH4, CH3OH, HCHO e HCOOH entre outros. No entanto, esta metodologia apresenta algumas limitações como: baixa solubilidade de CO2 em meio aquoso, baixa seletividade na conversão de CO2, baixa eficiência dos materiais semicondutores e baixa adsorção de CO2 na superfície do material semicondutor, o que faz com que a eficiência dos processos fotoeletrocatalíticos seja relativamente baixa. Uma das alternativas para melhorar a eficiência destes processos seria a modificação superficial do material semicondutor utilizando as estruturas metal orgânico conhecidas como MOFs da sigla em inglês. Esta nova classe de compostos apresenta características únicas (elevada área superficial, densidade baixa, razoável estabilidade térmica e a possibilidade de modificação na superfície devido à porção orgânica no material) que permitem a sua aplicação em diferentes áreas, tais como armazenadores e separadores de gases, carregadores de fármacos e catalisadores heterogêneos, entre outras. Assim, pretende-se obter materiais semicondutores de TiO2 nanoestruturados e modificados com estruturas MOFs de Au@ZIF-8, Ru-BTC e UiO-66(Zr)-NH2 que sejam capazes de minimizar as limitações dos processos fotoeletrocatalíticos com boa seletividade, captura, armazenamento e catálise de moléculas de CO2 elevando assim a eficiência de conversão de CO2 a compostos de alto valor agregado.

Publicações científicas (8)
(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)
SILVA, BEATRIZ COSTA E.; IRIKURA, KALLYNI; GALVAO FREM, REGINA CELIA; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE. Effect of Cu(BDC-NH2) MOF deposited on Cu/Cu2O electrode and its better performance in photoelectrocatalytic reduction of CO2. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 880, JAN 1 2021. Citações Web of Science: 0.
IRIKURA, KALLYNI; LIMA PERINI, JOAO ANGELO; SILVA FLOR, JADER BARBOSA; GALVAO FREM, REGINA CELIA; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE. Direct synthesis of Ru-3(BTC)(2) metal-organic framework on a Ti/TiO2NT platform for improved performance in the photoelectroreduction of CO2. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 43, JAN 2021. Citações Web of Science: 0.
SILVA, BEATRIZ COSTA E; IRIKURA, KALLYNI; SILVA FLOR, JADER BARBOSA; MENEZES DOS SANTOS, RODRIGO MORAIS; LACHGAR, ABDESSADEK; GALVAO FREM, REGINA CELIA; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE. Electrochemical preparation of Cu/Cu2O-Cu(BDC) metal-organic framework electrodes for photoelectrocatalytic reduction of CO2. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 42, DEC 2020. Citações Web of Science: 0.
DE BRITO, JULIANA FERREIRA; IRIKURA, KALLYNI; TERZI, CAROLINA MACHADO; NAKAGAKI, SHIRLEY; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE. The great performance of TiO2 nanotubes electrodes modified by copper(II) porphyrin in the reduction of carbon dioxide to alcohol. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 41, OCT 2020. Citações Web of Science: 1.
SILVA, JOAO PEDRO; IRIKURA, KALLYNI; ZANONI, MARIA VALNICE BOLDRIN; LIMA GOMES, PAULO CLAIRMONT F. A simple electrogravimetric experimental setup to determine Cu in alloy samples for teaching purposes. CHEMICAL PAPERS, v. 75, n. 2 AUG 2020. Citações Web of Science: 0.
SANCHEZ DE LA CRUZ, PAMELA TERESA; IRIKURA, KALLYNI; LACHGAR, ABDESSADEK; CARDOSO, JULIANO CARVALHO; ALARCON CAVERO, HUGO; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE. Preparation of FTO/CU2O Electrode Protected by PEDOT:PSS and Its Better Performance in the Photoelectrocatalytic Reduction of CO2 to Methanol. ELECTROCATALYSIS, v. 11, n. 5 JUN 2020. Citações Web of Science: 0.
MOURA TORQUATO, LILIAN D.; PASTRIAN, FABIAN A. C.; LIMA PERINI, JOAO A.; IRIKURA, KALLYNI; BATISTA, ANA PAULA DE L.; DE OLIVEIRA-FILHO, ANTONIO G. S.; CORDOBA DE TORRESI, SUSANA I.; BOLDRIN ZANONI, MARIA V. Relation between the nature of the surface facets and the reactivity of Cu2O nanostructures anchored on TiO2NT@PDA electrodes in the photoelectrocatalytic conversion of CO2 to methanol. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 261, FEB 2020. Citações Web of Science: 3.
LIMA PERINI, JOAO ANGELO; MOURA TORQUATO, LILIAN D.; IRIKURA, KALLYNI; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE. Ag/polydopamine-modified Ti/TiO2 nanotube arrays: A platform for enhanced CO2 photoelectroreduction to methanol. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 34, p. 596-605, DEC 2019. Citações Web of Science: 3.

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