CuO Decoration Controls Nb2O5 Photocatalyst Selectivity in CO2 Reduction

Autor(es)

Nogueira, Andre E. ^[1] ; Silva, Gelson T. S. T. ^{[2, 3]} ; Oliveira, Jessica A. ^{[4, 3]} ; Lopes, Osmando F. ^{[5, 6]} ; Torres, Juliana A. ^[3] ; Carmo, Marcelo ^[6] ; Ribeiro, Caue ^{[3, 6]}

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Fed Univ Ouro Preto UFOP, Dept Chem, Inst Exact & Biol Sci ICEB, BR-35400000 Ouro Preto, MG - Brazil

^[2] Univ Fed Sao Carlos, Dept Chem, BR-13565905 Sao Carlos, SP - Brazil

^[3] Embrapa Instrumentat, BR-13560970 Sao Carlos, SP - Brazil

^[4] Univ Fed Sao Carlos, Dept Chem Engn, BR-13565905 Sao Carlos, SP - Brazil

^[5] Univ Fed Uberlandia, Inst Chem, Lab Photochem & Mat Sci, BR-38400902 Uberlandia, MG - Brazil

^[6] Forschungszentrum Julich, Inst Energy & Climate Res IEK Electrochem Proc 14, D-52425 Mich - Germany

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED ENERGY MATERIALS; v. 3, n. 8, p. 7629-7636, AUG 24 2020.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

The reformation of CO2 through photocatalytic processes to obtain products with high energy value and compatibility with the current energy infrastructure is a compelling strategy to minimize the emission of CO2 into the atmosphere, one of the main greenhouse gases. However, practical application of such a photocatalytic system requires significant efforts for improved CO2 photoreduction performance and product selectivity. Thus, in the present work, CuO nanoparticles were combined with Nb2O5 in order to improve the photocatalytic properties of these semiconductors in the CO2 photoreduction process. Nb2O5/CuO heterojunctions were prepared via a solvothermal treatment method, while the experimental tools, such as FESEM, HRTEM, and DRS, were employed to evaluate the microstructural and electronic properties. We describe how CuO decoration over Nb2O5 adjusts its selectivity for CO2 reduction to CH4, HCOOH, or H3CCOOH in different contents. An investigation of CO2 photoreduction using different electron donors/scavengers (water, sodium oxalate, and potassium bromate) under ultraviolet radiation revealed that its decoration influences local CO production by modifying the selectivity. CO has been confirmed as the main intermediate for HCOOH and CH3COOH production, and CO2 reduction efficiency increases at low CuO content (2.5% wt), leading to the formation of soluble hydrocarbons, and increases for CH4 in higher amounts (10% wt). (AU)

• Processo FAPESP: 16/21515-7 - Desenvolvimento de heteroestruturas de óxido de magnésio com ZnO e TiO2 para aplicação em processos de fotossíntese artificial
• Beneficiário: Juliana Arriel Torres
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/01258-5 - Novos processos catalíticos e fotocatalíticos para a conversão direta de metano e CO2 em produtos
• Beneficiário: José Maria Correa Bueno
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 14/09014-7 - Estudo do potencial de nano-heteroestruturas de óxidos de cobre e nióbio para aplicação em fotossíntese artificial
• Beneficiário: André Esteves Nogueira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 16/09746-3 - Redução Eletro-/fotoeletrocatalítica de CO2: Eficiência, Seletividade e Cinética Oscilatória
• Beneficiário: Osmando Ferreira Lopes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/14330-8 - Estudos sobre a síntese e aplicação de heteroestruturas de nanocristais semicondutores em processos de fotossíntese artificial
• Beneficiário: Cauê Ribeiro de Oliveira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais - Regular