Desenvolvimento de catalisadores a base de cobre modificados com monoetanolamina para aplicação na redução de CO2

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Almeida, Jéssica de
• Orientador(a): Mendonça, Dr. Vagner Romito de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos; Câmpus Sorocaba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
• Palavras-chave em Português: Fotocatálise; Eletroquímica; CO2
• Palavras-chave em Inglês: Photocatalysis; Electrochemical
• Área do conhecimento CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MATERIAIS ELETRICOS::MATERIAIS E COMPONENTES SEMICONDUTORES
• Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21122

A conversão foto e eletroquímica do CO2 em produtos de maior valor, como combustíveis e precursores químicos, desponta como uma solução promissora para mitigar as emissões de carbono e atender à crescente demanda energética global. No entanto, a viabilização dessas tecnologias depende do desenvolvimento de catalisadores eficientes, estáveis e de baixo custo. No presente trabalho, catalisadores a base de Cu modificados foram avaliados quanto ao seu potencial de aplicação na foto e eletrorredução de CO2. Com o objetivo de aumentar a seletividade, disponibilidade de reagente na superfície e reduzir o sobrepotencial da reação, os catalisadores estudados foram funcionalizados com grupos nitrogenados, provenientes da monoetanolamina (MEA) que atuam como adutos de CO2. As sínteses foram conduzidas por reação solvotérmica e precipitação química, ambas técnicas simples tendo apenas uma etapa de reação para obtenção do material final. Estes materiais foram caracterizados por diversas técnicas analíticas e aplicados em processos de redução de CO2. Os catalisadores sintetizados por reação solvotérmica apresentaram variações de composição com frações de cobre em diferentes estados de oxidação a depender da concentração de MEA adicionada. Estes catalisadores foram avaliados quanto a sua aplicabilidade para redução fotoquímica de CO2, atingindo taxas de produção de metanol de 1097 µmol g-1h-1, com seletividade maior que 85%. As amostras sintetizadas por precipitação química resultaram na formação de catalisadores de CuO com diferentes morfologias e tamanhos de cristalitos a depender do agente alcalino utilizado na síntese. O catalisador sintetizado com MEA apresentou desempenho superior na fotorredução de CO2, quando comparado aos catalisadores sintetizados com outras bases (NaOH, KOH, NH4OH), com produção de metano de 57.2 µmol g-1 h-1. A maior atividade foi atribuída à funcionalização da superfície com grupos nitrogenados. Na eletrorredução de CO2,o uso do catalisador funcionalizado com MEA resultou em densidades de corrente de aproximadamente 155 mA cm-2 e estabilidade de mais de 100 horas em testes de longa duração. Os resultados deste trabalho indicam que a funcionalização com MEA aumenta a eficiência dos catalisadores à base de cobre na redução de CO2, tanto em processos fotoquímicos quanto eletroquímicos.