Desenvolvimento de fotocatalisadores de TiO2/WO3 dopados para a conversão de metano a produtos de alto valor agregado acoplado com a evolução de hidrogênio da água

• Processo: 21/01896-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Estevam Vitorio Spinacé
• Beneficiário: Saulo do Amaral Carminati
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
• Empresa: Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN)
• Vinculado ao auxílio: 17/11937-4 - Rota sustentável para a conversão de metano com tecnologias eletroquímicas avançadas, AP.PCPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/01980-0 - Estudos in situ e operando durante a conversão termocatalítica e fotocatalítica do metano a produtos de alto valor agregado: reações em fase gasosa e líquida utilizando fotocatalisadores sólidos, BE.EP.PD
• Assunto(s): Catálise Catalisadores Metano Hidrogênio Acoplamento (física) Heterojunção Dióxido de titânio Compostos de tungstênio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: acoplamento não oxidativo do metano | Conversão de Metano | heterojunção | Hidrogênio | Óxido de Titânio | óxido de tungstênio | Catálise

Resumo

Devido à crescente preocupação com questões ambientais e mudanças climáticas, o impacto negativo das taxas de emissão de metano tem atraído considerável atenção. O metano, como principal constituinte do gás natural, tem sido usado recentemente como combustível e é uma importante matéria-prima em muitos processos químicos industriais. A primeira dissociação da ligação C-H no metano é considerada a etapa limitante antes de sua ativação e, para conseguir isso, normalmente é necessária uma temperatura de pelo menos centenas de graus Celsius. Recentemente, um número crescente de pesquisas focando no acoplamento fotocatalítico não oxidativo do metano (PNOCM) em condições moderadas tem sido observado. Os sistemas PNOCM são considerados uma abordagem atraente como tecnologia sustentável e econômica para produzir produtos químicos de alto valor agregado (como etano e etileno) e hidrogênio devido às suas vantagens de baixa temperatura de operação, baixa pressão, economia de energia e proteção ambiental. Ao empregar fotocatalisadores eficientes com sítios ativos apropriados, as reações de conversão de metano que são termodinamicamente desfavoráveis, podem ser mediadas de forma viável pela energia solar para produzir produtos de alto potencial químico. Dessa forma, explorar sistemas de conversão de metano à temperatura baixa ou até mesmo ambiente é uma abordagem promissora para reduzir o consumo de energia e o custo de reatores para aplicações comerciais. No entanto, o lento progresso na descoberta de catalisadores novos e eficientes para contornar problemas associados à dependência de altas temperaturas, baixa seletividade e estabilidade têm impedido o sucesso no seu desenvolvimento. Nosso objetivo é sintetizar fotocatalisadores baseados em TiO2/WO3 dopado com a presença de diferentes cocatalisadores na obtenção de fotocatalisadores eficientes para PNOCM. Até o momento, estudos que abordam o mecanismo cinético de conversão fotocatalítica do metano em fase gasosa são insuficientes. Para abordar os estudos e os resultados da pesquisa, técnicas in-situ serão utilizadas para melhor compreender os mecanismos que ocorrem durante as reações PNOCM para projetar fotocatalisadores com melhores eficiências quânticas. (AU)

Publicações científicas

(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)

JANUARIO, ELIANE R.; CARMINATI, SAULO A.; TOFANELLO, ARYANE; DA SILVA, BRUNO L.; SILVAINO, PATRICIA F.; MACHADO, ARTHUR P.; VAZ, JORGE M.; SPINACE, ESTEVAM V.. Methane conversion coupled with hydrogen production from water using Au/Ga₂O₃ photocatalysts prepared by different methods. SUSTAINABLE ENERGY & FUELS, v. 7, n. 17, p. 9-pg., 2023-07-18. (21/01896-4, 18/04595-2, 18/04596-9, 17/11937-4)

SILVAINO, PATRICIA FERREIRA; FERREIRA, JOAO COUTINHO; CARMINATI, SAULO AMARAL; VAZ, JORGE MOREIRA; SPINACE, ESTEVAM VITORIO. Vinasse photoreforming for hydrogen production using Pt/TiO₂ as catalyst under UV irradiation. RSC ADVANCES, v. 15, n. 8, p. 6-pg., 2025-02-19. (21/01896-4)

CARMINATI, SAULO AMARAL; JANUARIO, ELIANE RIBEIRO; MACHADO, ARTHUR PIGNATARO; SILVAINO, PATRICIA FERREIRA; VAZ, JORGE MOREIRA; SPINACE, ESTEVAM VITORIO. Methane conversion and hydrogen production over TiO₂/WO₃/Pt heterojunction photocatalysts. MATERIALS ADVANCES, v. 5, n. 2, p. 8-pg., 2023-11-27. (18/04596-9, 21/01896-4, 23/01980-0, 18/04595-2, 17/11937-4)