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Desenvolvimento de semicondutores para fotoconversão de CO2 em combustíveis solares e produtos para indústria química

Processo: 22/02980-1
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
Vigência: 01 de fevereiro de 2023 - 31 de janeiro de 2028
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
Pesquisador responsável:Francisco Guilherme Esteves Nogueira
Beneficiário:Francisco Guilherme Esteves Nogueira
Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Pesquisadores associados:André Esteves Nogueira ; Eder Joao Lenardao ; Filipe Vinícius Penteado Scaranaro ; Luis Augusto Martins Ruotolo ; Márcio César Pereira ; Maria Cristina Silva ; Tatiana Santos Andrade
Auxílios(s) vinculado(s):23/06775-6 - EMU concedido no processo 2022/02980-1: cromatógrafo gasoso, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):23/10761-0 - Desenvolvimento de semicondutores a base de Nb2O5 decorados Zn para fotoconversão de CO2, BP.IC
23/02814-7 - Desenvolvimento de heteroestruturas de Nb2O5/g-C3N4 decoradas com nanopartículas Cu e Zn para fotoconversão de CO2 em produtos para indústria química, BP.DR
23/03605-2 - Desenvolvimento de semicondutores a base de Nb2O5 decorados com Cu para fotoconversão de CO2, BP.IC
Assunto(s):Fotocatalisadores  Dióxido de carbono  Nióbio  Semicondutores  Nitreto de carbono  Indústria química  Combustível solar 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Dióxido de carbono | fotocatalisadores | Niobio | nitreto de carbono grafítico | semicondutores | Materiais Fotocatalíticos

Resumo

Um dos grandes desafios da sociedade moderna, é a redução ou conversão de dióxido de carbono (CO2) proveniente da queima de combustíveis fósseis ou de processos industriais. Assim, o desenvolvimento de novas tecnologias para conversão de CO2 a produtos com valor agregado torna-se fundamental, dado que este gás é um dos principais responsáveis pelo efeito estufa. Neste cenário, a fotoconversão de CO2 pode ser uma alternativa viável, tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico, uma vez que a radiação solar pode ser utilizada como fonte de luz para o processo. Os processos fotocatalíticos envolvem a irradiação e absorção de luz por um semicondutor utilizando uma fonte de luz com energia igual ou maior do que a energia da banda proibida ("band gap") dos materiais. Dentro deste contexto, este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de semicondutores heteroestruturados a base de óxido de nióbio (Nb2O5) e nitreto de carbono grafítico (g-C3N4), modificados com Cu ou Zn utilizando diferentes métodos de síntese, visando melhorar a separação das cargas fotogeradas, aumento na absorção de luz na região do visível, bem com um aumento na capacidade de adsorção de CO2 na superfície dos materiais. Os fotocatalisadores obtidos serão aplicados para a fotoconversão do CO2 em produtos com valor agregado tais como: monóxido do carbono (gás de síntese), metano, metanol, ácido fórmico, dentre outros. Será realizado também um estudo detalhado das propriedades estruturais, morfológicas e eletrônica dos materiais desenvolvidos e dos produtos de reação formados utilizando diversas técnicas analíticas que possibilitarão a compreensão dos mecanismos de reação envolvidos no processo. Além disso, serão testadas duas configurações de fotoreatores em diferentes fases (sólido-líquido e sólido-gás), visando um aumento na eficiência do processo. Assim, almeja-se o desenvolvimento de um fotocatalisador robusto, eficiente e de baixo custo, bem como a obtenção de dados que possibilitarão, no futuro, um aumento de escala (scale-up) dessa tecnologia. (AU)

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