Desenvolvimento e caracterização de eletrodos modificados para aplicação em fotoconversão de CO2
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Data
2017-02
Autores
Orientador
Stülp, Simone
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Resumo
Em decorrência dos danos ambientais causados pela emissão do CO2, é necessário desenvolver alternativas eficientes para reduzir a concentração de CO2 na atmosfera, ou mesmo convertê-lo em novos produtos de valor agregado. Por isso, pesquisas estão sendo realizadas com o intuito de buscar novas técnicas para conversão e redução de CO2 na atmosfera. O objetivo deste trabalho é desenvolver e caracterizar eletrodos nanoestruturados de titânio para utilização em fotocatálise (FC) e fotoeletrocatálise (FEC) na fotoconversão de CO2 a produtos com potencial energético. Os nanotubos (NTs) de Ti/TiO2 foram preparados por oxidação anódica em placa de titânio seguido de calcinação em mufla a 450 ºC por 30 minutos. O eletrodo de Ti/TiO2 modificado com CuO foi preparado através de deposição eletroquímica de filmes de CuO conduzida numa solução eletrolítica constituída por sulfato de cobre 0,4 M e ácido lático a 3 M. Após, foi realizada a caracterização dos semicondutores através da análise morfológica por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e análise de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) para identificar qualitativamente a composição dos semicondutores, além de análises eletroquímicas por voltametria linear para verificar a fotoatividade dos eletrodos. Além disso, foram realizadas análises de FC e FEC sob irradiação UV-Vis contendo dióxido de carbono dissolvido por borbulhamento de gás CO2 para analisar a redução do CO2, sendo que a quantificação do CO2 dissolvido foi monitorada por carbono inorgânico (IC) e carbono orgânico (OC) dissolvido. Ao analisar os resultados obtidos na caracterização dos eletrodos pode-se concluir que após o processo de oxidação anódica houve a formação de nanotubos de Ti/TiO2 sobre a placa de Ti e que após a modificação dos nanotubos de Ti/TiO2 com nanopartículas de CuO houve o recobrimento dos nanotubos com nanopartículas de CuO. A composição dos eletrodos de Ti/TiO2-NTs e Ti/TiO2/CuO foi confirmada através da análise de EDS, sendo que o eletrodo de Ti/TiO2-NTs é composto de 65% de Ti e 35% de O2 e o eletrodo de Ti/TiO2/CuO é composto por 76,11% de Cu, 12,84% de O2 e 11,05% de Ti. A análise de fotocorrente claro e escuro dos eletrodos de Ti/TiO2-NTs e Ti/TiO2/CuO indica que o Ti/TiO2-NTs possui boa fotoatividade enquanto catalisador para redução de CO2 e que o Ti/TiO2/CuO é uma boa opção na fotorredução do CO2 dissolvido. Através das análises de fotoconversão do CO2 por meio das técnicas de FC e FEC pode-se concluir que houve a redução do IC e o aumento da concentração de OC em solução, ou seja, houve a redução e a fotoconversão do CO2 dissolvido a outros produtos possivelmente gasosos. Além disso, percebe-que que ao utilizar o semicondutor Ti/TiO2-NTs a técnica da FEC é mais eficiente do que a técnica de FC na fotorredução e na fotoconversão do CO2. Ao utilizar o eletrodo de Ti/TiO2 modificado com CuO ocorre um maior aumento na concentração de OC para a técnica de FC, o que indica que o Ti/TiO2/CuO possui melhor fotoatividade na conversão do CO2 a outros compostos possivelmente gasosos.
Descrição
Palavras-chave
Eletrodos nanoestruturados; Fotoconversão do CO2; Fotossíntese artificial
Citação
BRESCIANI, Laís. Desenvolvimento e caracterização de eletrodos modificados para aplicação em fotoconversão de CO2. 2016. Monografia (Graduação em Química Industrial) – Universidade do Vale do Taquari - Univates, Lajeado, 08 dez. 2016. Disponível em: http://hdl.handle.net/10737/1424.