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

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.