Redução fotoeletrocatalítica de N2 a NH3 simultaneamente à oxidação do composto venlafaxina, utilizando fotoânodo de BiVO4/WO3 heteroestruturados e cátodo de nanopartículas de Fe suportadas em GDL

• Processo: 24/00777-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Juliana Ferreira de Brito
• Beneficiário: Pedro Paes Mauriz
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Assunto(s): Geração de energia Tratamento de águas residuárias Eletroanalítica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Degradação de antidepressivos | Fotoeletrosíntese | Geração de Energia | Síntese de Amônia | Tratamento de efluente | Eletroanalítica

Resumo

O presente projeto visa desenvolver um novo método, mais econômico e ambientalmente amigável para a produção de amônia (NH3) a partir da redução fotoeletrocatalítica de nitrogênio (N2) dissolvido, com vistas a minimizar as condições reacionais do processo Haber-Bosch usualmente empregado na reação entre H2 e N2 sob alta pressão e temperatura. A redução ocorrerá simultaneamente a oxidação do antidepressivo venlafaxina, um composto orgânico recalcitrante cuja concentração em matrizes ambientais aumenta a cada ano, tornando sua degradação efetiva e barata alvo de estudos. Para tal, pretende-se investigar fotoânodos capazes de oxidar o poluente gerando prótons e direcionar os elétrons formados ao cátodo, possibilitando a conversão de N2 e H+ a NH3 sob condição ambiente. Eletrodos semicondutores de BiVO4/WO3 heteroestruturados serão sintetizados e aplicados como fotoânodos em um reator fotoeletrocatalítico de dois compartimentos sob potencial e irradiação. Eletrodos de GDL dopados com nanopartículas de Fe serão estudados como cátodos, onde a redução de N2 ocorrerá. Espera-se que a utilização de um fotoânodo direcionador de elétrons em compartimento separado do cátodo favoreça a separação dos elétrons fotogerados tornando-os mais disponíveis para a redução de N2 superfície dos cátodos, minimizando a recombinação dos pares elétrons/buracos e, aumentando a eficiência tanto da degradação do efluente orgânico quanto da produção de NH3. Além disso, espera-se obter rendimentos similares na geração de amônia a partir da degradação de efluentes contaminados por venlafaxina aos obtidos empregando água potável.

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)

MEDINA, MARINA; CARVALHO, VINICIUS JOSE; DA SILVA, LEANDERSON ARAUJO; BORGES, GABRIEL GONCALVES; CAPELUPI, THIAGO; PIANI, ARTHUR; MAURIZ, PEDRO PAES; GOMES, JOAO VITOR; DE BRITO, JULIANA FERREIRA. Electrocatalytic contributions from Brazilian research groups for clean energy conversion and environmental remediation. Journal of Solid State Electrochemistry, v. N/A, p. 41-pg., 2024-09-17. (24/00614-3, 24/00777-0, 23/14228-5, 23/10027-5)