A principal limitação da eficiência das reações de separação de água e fotoconversão de CO2 ainda permanece no material fotocatalisador semicondutor.

O desenvolvimento de materiais estáveis ​​com estrutura de banda adequada, capazes de absorver a luz solar na faixa do espectro de luz visível e propiciar separação de cargas, são os grandes desafios. Vários materiais semicondutores, incluindo o Fe2O3 e o TiO2, possuem uma estrutura de banda adequada e elevada estabilidade para reações fotoquímicas, porém, na maioria das vezes a mobilidade e difusão de portadores de cargas (elétrons e buracos) na superfície são curtas, o que resulta em uma baixa eficiência fotocatalítica para conversão e geração de combustíveis.

A formação de heterojunção com dois materiais semicondutores adequados para absorção de luz visível (dupla configuração) é uma estratégia promissora para solucionar esses problemas.

Desta forma, o objetivo geral do projeto é a síntese e estudo de propriedades físicas e químicas de materiais semicondutores ativos à luz visível em configuração simples (único absorvedor) e dupla configuração (absorvedores-duplos) para aplicação na produção de H2 verde e conversão de CO2 em produtos químicos de alto valor agregado.

Para atingir essa meta, o projeto se concentrará em seis objetivos específicos:

(i) Desenvolvimento de materiais semicondutores nanoestruturados fotoativos sob luz visível: Fe2TiO5, CuFeO2, g-C3N4, Bi2MoO6 e BiVO4;

(ii) Formação de heterojunção de dupla configuração dos materiais alvos citados em (i). A dupla configuração consiste na formação de uma heterojunção de dois materiais semicondutores com propriedades eletrônicas adequadas para obter melhor absorção de luz solar e melhor desempenho na separação e transferência de cargas, potencializando as semi-reações de oxidação e redução;

(iii) Deposição de cacatalisadores como Pt, Ni e Fe por pulverização catódica para melhorar a separação de cargas, de modo a aumentar a eficiência e seletividade das reações;

(iv) Compreensão aprofundada das propriedades eletrônicas e estruturais dos materiais individuais e das heterojunções de dupla configuração;

(v) Estudo da estabilidade química e reacional dos materiais configurados em heterojunções de dupla absorção nas reações de evolução de H2 e conversão de CO2; e

(vi) Desenvolver reatores microfluídicos adaptados para a conversão de CO2 e evolução de H2.

EQUIPE

Coordenador do projeto:
Renato Vitalino Gonçalves – IFSC

Currículo Lattes

Vice-coordenadora do projeto:
Liane Marcia Rossi – IQ/USP

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