Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2011
Autor(a) principal: Abdalla Junior, Juarez Valença lattes
Orientador(a): Dias, Jacques Fernandes lattes
Banca de defesa: Marques, Mônica Regina da Costa lattes, Chrisman, Erica Christina Ashton Nunes lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Química
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
País: BR
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15725
Resumo: The concentration increase of greenhouse gases (GHG) emissions from anthropogenic sources, has been one of the main contributions of global warming, threatening the planet life. The carbon dioxide (CO2) is one of the main greenhouse gases and its sources are related to processes that are essential to society, such energy production, transport and many others products. The CO2 conversion to methanol, seems a promising alternative to reduce the emission of this gas in the atmosphere. Of particular interest to this study, the Photoreduction of CO2 to methanol can help to mitigate the problem of greenhouse gases, generating an important feedstock in the chemical industry. Thus, this study aims to use quantum-mechanical calculations, such the Density Functional Theory, in order to investigate the reduction reaction's path of the CO2. The reduction reaction of CO2 to formic acid, formaldehyde and methanol was studied without interaction with the catalyst and under presence of titanium dioxide as a catalyst. Was performed a comparison of theoretical calculations at different levels and different bases, with the experimental data. For calculations involving the TiO2 was used at the B3LYP/6-31G (d,p) level. Vibrational frequencies were also calculated for each step, allowing the identification of possible transition states and estimation of reaction barriers (potential energy). Calculations of intrinsic reaction coordinate (IRC) were used to confirm that the transition states found are related to each studied stage. The comparison of the reduction of carbon dioxide to formic acid, with and without catalyst, showed that the presence of the titanium dioxide decreased more than 25.0% the barrier of this reaction step
id UERJ_f52f386501ce06fe8ecb05617eb80ed2
oai_identifier_str oai:www.bdtd.uerj.br:1/15725
network_acronym_str UERJ
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
repository_id_str
spelling Dias, Jacques Fernandeshttp://lattes.cnpq.br/6934413516812911Baptista, Leonardohttp://lattes.cnpq.br/2182432135517042Marques, Mônica Regina da Costahttp://lattes.cnpq.br/7254844415865063Chrisman, Erica Christina Ashton Nuneshttp://lattes.cnpq.br/4235790986379840http://lattes.cnpq.br/9119817026661777Abdalla Junior, Juarez Valença2021-01-07T19:01:50Z2011-08-192011-03-29ABDALLA JUNIOR, Juarez Valença. Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio. 2011. 77 f. Dissertação (Mestrado em Química ambiental; Polímeros) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2011.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15725The concentration increase of greenhouse gases (GHG) emissions from anthropogenic sources, has been one of the main contributions of global warming, threatening the planet life. The carbon dioxide (CO2) is one of the main greenhouse gases and its sources are related to processes that are essential to society, such energy production, transport and many others products. The CO2 conversion to methanol, seems a promising alternative to reduce the emission of this gas in the atmosphere. Of particular interest to this study, the Photoreduction of CO2 to methanol can help to mitigate the problem of greenhouse gases, generating an important feedstock in the chemical industry. Thus, this study aims to use quantum-mechanical calculations, such the Density Functional Theory, in order to investigate the reduction reaction's path of the CO2. The reduction reaction of CO2 to formic acid, formaldehyde and methanol was studied without interaction with the catalyst and under presence of titanium dioxide as a catalyst. Was performed a comparison of theoretical calculations at different levels and different bases, with the experimental data. For calculations involving the TiO2 was used at the B3LYP/6-31G (d,p) level. Vibrational frequencies were also calculated for each step, allowing the identification of possible transition states and estimation of reaction barriers (potential energy). Calculations of intrinsic reaction coordinate (IRC) were used to confirm that the transition states found are related to each studied stage. The comparison of the reduction of carbon dioxide to formic acid, with and without catalyst, showed that the presence of the titanium dioxide decreased more than 25.0% the barrier of this reaction stepO aumento da concentração de gases de efeito estufa (GEE) de fontes antropogênicas tem sido visto como uma das principais contribuições para o aquecimento global, ameaçando a vida no planeta. O dióxido de carbono (CO2) é um dos principais GEE e suas fontes geradoras estão relacionadas a processos essenciais à sociedade, como a produção de energia, produtos diversos e transporte. A conversão do CO2 parece ser uma alternativa promissora para reduzir a emissão deste gás na atmosfera. De particular interesse para este estudo, a fotorredução do CO2 a metanol pode contribuir para mitigar o problema dos GEE, gerando um importante insumo da indústria química. Assim, este estudo tem por objetivo utilizar cálculos quanto-mecânicos, como a Teoria do Funcional Densidade, para investigar um caminho para a reação de redução do CO2. A reação de redução do CO2 à ácido fórmico, formaldeído e metanol foi estudada sem a interação com o catalisador e na presença de dióxido de titânio como catalisador. Foi realizada uma comparação de cálculos em diferentes níveis teóricos e diferentes bases, com dados experimentais. Para os cálculos envolvendo o TiO2, foi utilizado o nível B3LYP/6-31G(d,p). Frequências vibracionais também foram calculadas para cada etapa, permitindo a identificação de possíveis estados de transição e estimativa de barreiras de reação (energia potencial). Cálculos de coordenada intrínseca de reação (IRC) foram empregados para confirmar que os estados de transição encontrados, estão relacionados a cada etapa estudada. A comparação da redução do dióxido de carbono a ácido fórmico, com e sem catalisador, mostrou que a presença do dióxido de titânio reduziu em mais de 25,0% a barreira reacional desta etapaSubmitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T19:01:50Z No. of bitstreams: 1 dissertacao juarez abdalla.pdf: 1422186 bytes, checksum: 4a157335ba95b41a5c50d53a3adfa816 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T19:01:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao juarez abdalla.pdf: 1422186 bytes, checksum: 4a157335ba95b41a5c50d53a3adfa816 (MD5) Previous issue date: 2011-03-29application/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto de QuímicaTitanium dioxidephotocatalysiscarbon monoxidereaction mechanism(Chemistry)theoretical ChemistryDióxido de titâniofotocatálisedióxido de carbonomecanismos de reação (Química)química teóricaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::QUIMICA TEORICAEstudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânioTheoretical study of photocatalic reduction of carbon dioxide to methanol by titan dioxideinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALdissertacao juarez abdalla.pdfapplication/pdf1422186http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/15725/1/dissertacao+juarez+abdalla.pdf4a157335ba95b41a5c50d53a3adfa816MD511/157252024-02-27 14:47:41.528oai:www.bdtd.uerj.br:1/15725Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:47:41Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
dc.title.por.fl_str_mv Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Theoretical study of photocatalic reduction of carbon dioxide to methanol by titan dioxide
title Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio
spellingShingle Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio
Abdalla Junior, Juarez Valença
Titanium dioxide
photocatalysis
carbon monoxide
reaction mechanism(Chemistry)
theoretical Chemistry
Dióxido de titânio
fotocatálise
dióxido de carbono
mecanismos de reação (Química)
química teórica
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::QUIMICA TEORICA
title_short Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio
title_full Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio
title_fullStr Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio
title_full_unstemmed Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio
title_sort Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio
author Abdalla Junior, Juarez Valença
author_facet Abdalla Junior, Juarez Valença
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Dias, Jacques Fernandes
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6934413516812911
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Baptista, Leonardo
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2182432135517042
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Marques, Mônica Regina da Costa
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7254844415865063
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Chrisman, Erica Christina Ashton Nunes
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/4235790986379840
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9119817026661777
dc.contributor.author.fl_str_mv Abdalla Junior, Juarez Valença
contributor_str_mv Dias, Jacques Fernandes
Baptista, Leonardo
Marques, Mônica Regina da Costa
Chrisman, Erica Christina Ashton Nunes
dc.subject.eng.fl_str_mv Titanium dioxide
photocatalysis
carbon monoxide
reaction mechanism(Chemistry)
theoretical Chemistry
topic Titanium dioxide
photocatalysis
carbon monoxide
reaction mechanism(Chemistry)
theoretical Chemistry
Dióxido de titânio
fotocatálise
dióxido de carbono
mecanismos de reação (Química)
química teórica
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::QUIMICA TEORICA
dc.subject.por.fl_str_mv Dióxido de titânio
fotocatálise
dióxido de carbono
mecanismos de reação (Química)
química teórica
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::QUIMICA TEORICA
description The concentration increase of greenhouse gases (GHG) emissions from anthropogenic sources, has been one of the main contributions of global warming, threatening the planet life. The carbon dioxide (CO2) is one of the main greenhouse gases and its sources are related to processes that are essential to society, such energy production, transport and many others products. The CO2 conversion to methanol, seems a promising alternative to reduce the emission of this gas in the atmosphere. Of particular interest to this study, the Photoreduction of CO2 to methanol can help to mitigate the problem of greenhouse gases, generating an important feedstock in the chemical industry. Thus, this study aims to use quantum-mechanical calculations, such the Density Functional Theory, in order to investigate the reduction reaction's path of the CO2. The reduction reaction of CO2 to formic acid, formaldehyde and methanol was studied without interaction with the catalyst and under presence of titanium dioxide as a catalyst. Was performed a comparison of theoretical calculations at different levels and different bases, with the experimental data. For calculations involving the TiO2 was used at the B3LYP/6-31G (d,p) level. Vibrational frequencies were also calculated for each step, allowing the identification of possible transition states and estimation of reaction barriers (potential energy). Calculations of intrinsic reaction coordinate (IRC) were used to confirm that the transition states found are related to each studied stage. The comparison of the reduction of carbon dioxide to formic acid, with and without catalyst, showed that the presence of the titanium dioxide decreased more than 25.0% the barrier of this reaction step
publishDate 2011
dc.date.available.fl_str_mv 2011-08-19
dc.date.issued.fl_str_mv 2011-03-29
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-01-07T19:01:50Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv ABDALLA JUNIOR, Juarez Valença. Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio. 2011. 77 f. Dissertação (Mestrado em Química ambiental; Polímeros) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2011.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15725
identifier_str_mv ABDALLA JUNIOR, Juarez Valença. Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio. 2011. 77 f. Dissertação (Mestrado em Química ambiental; Polímeros) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2011.
url http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15725
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Química
dc.publisher.initials.fl_str_mv UERJ
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
instname_str Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron_str UERJ
institution UERJ
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
bitstream.url.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/15725/1/dissertacao+juarez+abdalla.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 4a157335ba95b41a5c50d53a3adfa816
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
repository.mail.fl_str_mv bdtd.suporte@uerj.br
_version_ 1792352191206391808