Desenvolvimento de catalisadores à base de bismuto para a redução fotocatalítica do CO2 sob radiação UV/VIS

• Autor(a) principal: Ribeiro, Camila Silva
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/213176
• topic: Fotocatalisadores; Bismuto; Fotocatálise; Radiação ultravioleta; Dióxido de carbono; Photocatalyst; Bismuth; CO2 reduction; Photocatalysis; Visible radiation; UV radiation

A utilização do CO2 para a produção de combustíveis é um caminho promissor para a resolução de dois grandes problemas: a demanda enérgica e o aumento da concentração desse gás na atmosfera. No presente trabalho, diferentes catalisadores de bismuto foram sintetizados pelo método hidro/solvotérmico e aplicados na redução fotocatalítica do CO2, em meio aquoso e fluxo gasoso, sob radiação UV e visível. A síntese de cada grupo de catalisadores foi realizada seguindo-se um planejamento de experimentos 2k. Os catalisadores sintetizados foram caracterizados por MEV, ERD, DRX, BET, FTIR, fotocorrente e potencial zeta. Na síntese do Bi2MoO6, realizada com água ou etilenoglicol/etanol como solventes, as variáveis escolhidas foram a temperatura e o pH. O efeito da morfologia na atividade dos catalisadores Bi2MoO6 e Bi2WO6 foi estudado variando-se o tempo e a concentração de PVP. Os principais produtos, em meio líquido e gasoso, foram o etanol e o monóxido de carbono, respectivamente. Para o Bi2MoO6, observou-se que as variáveis significativas são distintas, dependendo do solvente utilizado. No entanto, o pH foi a mais importante para ambos solventes, resultado atribuído às características dos materiais formados como morfologia, cristalinidade e potencial zeta. No estudo com polivinilpirrolidona (PVP), foram obtidas amostras com diferentes morfologias e o tempo e a concentração do surfactante foram variáveis significativas para os dois catalisadores. Foi observado também um aumento na produção de etanol, atribuído principalmente ao aumento da área dessas amostras, ocasionado pelo crescimento no volume de poros. Os catalisadores Bi2MoO6 sintetizado com H2O, 10% de PVP, em pH 2, a 140 °C por 24 horas (Mo - 24h - 10%) e Bi2WO6 sintetizado com H2O, 10% de PVP, a 160 °C por 8 horas (W - 8h - 10%) foram selecionados para os ensaios sob fluxo gasoso. Ambos catalisadores se mostraram seletivos para o CO e o catalisador Bi2WO6 apresentou atividade fotocatalítica superior ao Bi2MoO6, quando comparados nas mesmas condições. O resultado do Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) revelou que, utilizando o Bi2WO6, a intensidade de irradiação, pressão parcial de água e massa de catalisador são significativas para a produção de CO. Foi possível obter um ponto ótimo para cada variável, o que representou um aumento de 60% na produção total de CO. As caracterizações físico-químicas realizadas após a utilização do catalisador apontaram que a amostra sofreu mudanças em sua superfície, o que pode explicar a desativação observada ao longo da reação de redução sob fluxo gasoso.