Estudos sobre a síntese e aplicação de heteroestruturas de nanocristais semicondutores em processos de fotossíntese artificial

Resumo

O bem-estar da população e o progresso tecnológico de nossa sociedade dependem, em grande parte, do desenvolvimento de alternativas para a produção de energia que sejam ambientalmente corretas e capazes de mitigar impactos de outras atividades humanas. As estratégias de reforma de gases de efeito estufa para produção de hidrocarbonetos, também conhecida como fotossíntese artificial, estão entre estas alternativas. No entanto, ainda são necessários estudos aprofundados de catalisadores destas reações que possam torná-las viáveis e energicamente favoráveis, por exemplo, ativando as reações por intermédio da radiação solar. Entre os materiais de interesse, as heteroestruturas de nanocristais semicondutores vêm sendo amplamente estudadas como uma interessante opção para as reações fotoativadas, em virtude do aumento na sua eficiência fotocatalítica. No entanto, as combinações de semicondutores mais adequadas para o processo de redução do CO2 e as condições reacionais ainda não estão estabelecidas. Neste contexto, o presente projeto propõe um estudo detalhado sobre a formação de heteroestruturas com potencial para o processo de redução de CO2, baseados em candidatos ainda pouco explorados na literatura para tal fim, como CuO:Nb2O5, Cu2O:Nb2O5, Cu2O:BiVO4, BiVO4:Bi2O3, Nb2O5:g-C3N4, entre outros materiais produzidos por rotas de química fina. Esses materiais serão caracterizados por técnicas avançadas e empregados na fotorredução de CO2 em fase líquida (batelada) para obtenção de compostos como CO, CH3OH, CH4, produzidos por radiação UV ou visível. Ainda, a influência dos parâmetros operacionais de reação, como a temperatura, o tipo de radiação, a massa inicial do fotocatalisador e nível de saturação de CO2 serão investigados. Por fim, espera-se realizar estudos cinéticos da fotorredução do CO2 e determinar/quantificar os produtos gerados com técnicas cromatográficas. (AU)