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Desenvolvimento de nanopartículas semicondutoras heteroestruturadas para conversão de metano por processo fotocatalítico

Processo: 20/09628-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2020
Vigência (Término): 30 de setembro de 2022
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Cauê Ribeiro de Oliveira
Beneficiário:Ricardo Marques e Silva
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):Fotocatálise   Heteroestruturas   Metano   Nanopartículas

Resumo

Em particular, a pecuária (principalmente o gado) e com menor impacto, vários resíduos agroindustriais geram grandes quantidades de metano, que está disponível para ser recuperado e usado em outros processos, minimizando a emissão para o meio ambiente. No entanto, as estratégias de recuperação de metano são muito caras, exigindo grandes volumes de energia. Por outro lado, a energia solar está disponível e pode ser uma força motriz no processo de conversão de metano em produtos de valor agregado, como o metanol por oxidação fotocatalítica. Estruturas semicondutoras são relatadas na literatura como os fotocatalisadores mais prospectivos para essas reações, incluindo a oxidação fotoativada do metanol, mas poucas são indicadas como adequadas para oxidação parcial ou seletiva visando, por exemplo, a conversão do metano ao metanol. No entanto, um conhecimento adequado do papel do fotocatalisador e do tipo de reação fornecem ferramentas eficientes para controlar a extensão da reação, levando à produção de radicais OH., que são promotores efetivos desse processo. Atualmente, estruturas complexas (heteroestruturas) são uma das estratégias mais importantes para reações fotocatalíticas heterogêneas, já que parte da estrutura (uma fase) atuaria como um cátodo (geralmente um semicondutor do tipo p), enquanto a outra fase atuaria como ânodo (semicondutor do tipo n). Então, esse sistema idealmente composto por nanopartículas complexas constituídas por duas fases alinhadas e epitaxialmente ligadas, exige métodos adequados para produção e para avaliação da efetividade. Em trabalhos anteriores do grupo, nanopartículas heteroestruturadas TiO2:SnO2, WO3:TiO2 e g-C3N4/Nb2O5 provaram ser eficientes na oxidação de diferentes poluentes emergentes em água. Dessa forma, esses tipos de sistemas podem ser bons candidatos à conversão eficiente do metano ao metanol, resultando em grandes possibilidades de reações de oxidação fotoativadas com atrativos econômicos e ambientais. (AU)