Síntese e caracterização de nanopartículas bimetálicas de níquel e platina suportadas em niobato de potássio para aplicação na geração de hidrogênio a partir de borohidreto de sódio

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Reis, Tulho Martins dos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Agroquímica
• Palavras-chave em Português: Catalisadores de níquel; Catalisadores do grupo da platina; Hidrólise; Hidrogênio; Análise espectral; Microscopia eletrônica; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL
• Link de acesso: https://locus.ufv.br/handle/123456789/34316; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2025.410

Neste trabalho, investigou-se o efeito catalítico de nanopartículas bimetálicas de níquel e platina (Ni/Pt (NPBs)) suportadas em niobato de potássio (KNbO3) na hidrólise do borohidreto de sódio (NaBH4), visando à geração de H2. O KNbO3 foi sintetizado pela via hidrotérmica a partir dos precursores Nb2O5 e KOH, enquanto Ni/Pt (NPBs) pelo método da redução química. Diferentes técnicas de caracterização foram empregadas. Na Difração de Raios-X (DRX), foi possível verificar o caráter cristalino do KNbO3, assim como o pico de difração referente ao plano (111) da Pt. Porém, nenhum pico referente ao Ni foi observado. Bandas características do KNbO3, em razão dos octaedros NbO6, foram observadas por Espectroscopia Raman e FTIR. Por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), observou-se que Ni/Pt (NPBs) apresentaram uma morfologia esférica e se dispersaram de forma homogênea na superfície das nanofolhas de KNbO3, com tamanho médio das NPBs de 4,66 nm. As isotermas de adsorção-dessorção de N2 para o suporte (KNbO3) com e sem NPBs foram do tipo V com histerese H3, com área superficial específica de 0,170 e 2,87 m²/g, respectivamente. No estudo da performance catalítica, diferentes razões molares entre Ni/Pt foram avaliadas e a razão 1:3 (mol/mol) apresentou a melhor eficiência, sendo nomeada Ni1Pt3/KNbO3. O efeito sinérgico entre as Ni/Pt (NPBs) e a dispersão na superfície do KNbO3 são fatores que explicam essa elevada eficiência. O emprego de NaOH diminui a taxa de geração de hidrogênio (HGR). O aumento da temperatura aumentou a HGR, obtendo-se 2068,3 moL min-1 gcat.-1 a 315,05 K (condições reacionais: 1 mL de NaBH4 (0,5 mol L-1), 6,89 mmol% (Ni+Pt)/NaBH4). A energia de ativação aparente (Ea) calculada a partir da equação de Arrhenius foi de 29,9 kJ mol-1. Nos ensaios de reúso, observou-se que Ni1Pt3/KNbO3 reteve 77% da sua atividade catalítica inicial após 4 ciclos catalíticos. Logo, um potencial catalisador, de fácil síntese e ecologicamente correta, foi desenvolvido para emprego na hidrólise do NaBH4 a partir de Ni/Pt (NPBs) e KNbO3, contribuindo para o estudo da Catálise no contexto da geração de H2. Palavras-chave: hidrogênio verde; mudanças climáticas; matrizes energéticas; nanomateriais.