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Investigating the Metal-TiO2 Influence for Highly Selective Photocatalytic Oxidation of Methane to Methanol

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Autor(es):
da Silva, Marcos Augusto R. ; Gil, Jessica C. ; Torres, Juliana A. ; Silva, Gelson T. S. T. ; Filho, Jose Balena Gabriel ; Victoria, Henrique Fernandes Vieira ; Krambrock, Klaus ; Teixeira, Ivo F. ; Ribeiro, Caue
Número total de Autores: 9
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES; v. 16, n. 32, p. 13-pg., 2024-07-23.
Resumo

Methane conversion to valuable chemicals is a highly challenging and desirable reaction. Photocatalysis is a clean pathway to drive this chemical reaction, avoiding the high temperature and pressure of the syngas process. Titanium dioxide, being the most used photocatalyst, presents challenges in controlling the oxidation process, which is believed to depend on the metal sites on its surface that function as heterojunctions. Herein, we supported different metals on TiO2 and evaluated their activity in methane photooxidation reactions. We showed that Ni-TiO2 is the best photocatalyst for selective methane conversion, producing impressively high amounts of methanol (1.600 mu mol<middle dot>g(-1)) using H2O2 as an oxidant, with minimal CO2 evolution. This performance is attributed to the high efficiency of nickel species to produce hydroxyl radicals and enhance H2O2 utilization as well as to induce carrier traps (Ti3+ and SETOVs sites) on TiO2, which are crucial for C-H activation. This study sheds light on the role of catalyst structure in the proper control of CH4 photoconversion. (AU)

Processo FAPESP: 21/13271-9 - Single-atoms coordenados em nitretos de carbono grafítico para conversão fotocatalítica de metano
Beneficiário:Marcos Augusto Ribeiro da Silva
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - 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: 20/14741-6 - Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos
Beneficiário:Ivo Freitas Teixeira
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores