(±)Fe2O3/g-C3N4/Ag suportados em filmes poliméricos de microporosidade intrínseca aplicados como fotoânodo para separação de água e reação de redução de nitrogênio

• Processo: 23/07295-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 02 de outubro de 2023
• Data de Término da vigência: 01 de outubro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Lucia Helena Mascaro Sales
• Beneficiário: Caio Vinícius da Silva Almeida
• Supervisor: Frank Marken
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Bath, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 21/14693-4 - Produção de NH3 via redução de N2 utilizando fotoânodo de Fe2O3/g-C3N4/Ag.e cátodo de GDL modificado com MoS2, BP.PD
• Assunto(s): Eletroquímica Fotoeletroquímica Amônia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ammonia production | catalyst | Gas difusion layer | Nitrogen reduction | Photoelectrochemistry | Polymer of intrinsic microporosity | Eletroquímica

Resumo

A amônia (NH3) é um dos compostos químicos mais utilizados na era contemporânea devido a sua ampla gama de aplicações como precursor de compostos nitrogenados nas indústrias agrícola, farmacêutica e têxtil. No entanto, a produção industrial de NH3 depende do processo Haber-Bosch, que não só consome muita energia, mas também emite grandes quantidades de gases de efeito estufa. Portanto, a redução fotoeletroquímica de N2 dissolvido em NH3 em meio aquoso usando água como fonte de hidrogênio pode fornecer uma alternativa ambientalmente benigna e sustentável para a síntese de NH3. Nesse contexto, esta solicitação de estágio de pesquisa no exterior propõe produzir NH3 a partir da redução de N2 utilizando um sistema fotoeletroquímico inovador, mais econômico e menos impactante ao meio ambiente. Portanto, elétrons fotogerados a partir da separação da água serão produzidos usando novos materiais semicondutores baseados em heterojunções (±)Fe2O3/g-C3N4 decoradas com nanopartículas de Ag suportadas em filmes de polímero de microporosidade intrínseca (PIM). Os materiais que serão utilizados no compartimento catódico serão os previamente preparados no Brasil, compostos de MoS2-Fe suportado em um eletrodo de camada de difusão de gás (GDL) que tem mostrado resultados promissores para redução eletroquímica de N2 a NH3 à pressão atmosférica e temperatura ambiente. Parâmetros importantes do processo combinado serão avaliados, como potencial aplicado, composição do eletrólito e carga do catalisador. A produção de NH3 será monitorada por espectroscopia UV-Vis, cromatografia gasosa (GC) e ressonância magnética nuclear de prótons (H1 NMR). Finalmente, o desenvolvimento de tecnologias mais econômicas e sustentáveis é um tema de grande interesse para a comunidade científica. (AU)