Síntese e caracterização de Ce-MOFs como catalisadores heterogêneos na redução de CO2

• Autor(a) principal: Cabrera, Astrid Carolina Perez
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-26082022-120922/
• topic: Cério; Cerium; CO2; CO2; Fotocatálise; Hidrogenação; Hydrogenation; Metanol; Methanol; MOFs; MOFs; Photocatalysis

O dióxido de carbono é um dos gases com maior contribuição para o aquecimento global via intensificação do efeito estufa. Portanto, a diminuição da concentração desse gás na atmosfera representa um grande desafio para a sociedade. Dentre as diferentes estratégias, busca-se a conversão de CO2 em produtos de valor agregado, por exemplo álcoois, reduzindo o uso de outros recursos naturais em processos produtivos e ampliando os efeitos benéficos ao meio ambiente. Novos processos catalíticos estão entre as abordagens mais promissoras para este fim. Materiais porosos, como as redes metalorgânicas (MOFs), vêm sendo utilizados na área da catálise, devido a sua alta área superficial e estrutura porosa bem definida. Este trabalho descreve a síntese de MOFs a base de cério (III) utilizando o método solvotermal, com diferentes ligantes como ácido trimesico, ácido tereftálico, ácido bifenil-4,4´-dicarboxílico, ácido succínico, 2,2´-bipiridina e ácido 2,2´- bipiridina-4,4´-dicarboxílico. Os materiais sintetizados foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios X (XRD), espectroscopia no Infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia de reflectância difusa (DRS), análise de adsorção-dessorção de N2 e análise termogravimétrica (TGA). Os resultados evidenciaram que os sólidos sintetizados possuem uma excelente estabilidade térmica até 350°C; picos de difração caraterísticos de materiais tipo MOF em 2&#952; = 9,4° e 18,5° e o valores de área superficial específica superiores a 100 m2 g-1 (para Ce-BDC obteve-se 159,51m2 g-1). Os materiais preparados apresentaram energia de band gap na região do ultravioleta. A atividade fotocatalítica foi avaliada via reação de hidrogenação de CO2 visando a obtenção de metanol, sob radiação ultravioleta, pressão de 80 bar e temperatura de 80 °C. O valor máximo de produção de metanol foi obtido com o Ce-SUCC (57,43 &#181;mol MeOH gcat-1). De um modo geral, os materiais sintetizados mostraram-se ativos sob luz UV, e apresentaram uma seletividade de até 100% na reação de hidrogenação de CO2 a metanol. A ordem de atividade catalítica dos diferentes materiais preparados foi Ce-BPYDC< Ce-BPY< Ce-BTC&#8773; Ce-BDC&#8773; Ce-BPDC< Ce-SUCC.