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dc.contributor.authorFaria, Ana Luiza Alves
dc.date.accessioned2021-06-16T11:14:14Z
dc.date.available2021-06-16T11:14:14Z
dc.date.issued2021-04-29
dc.identifier.citationFARIA, Ana Luiza Alves. Fotoconversão de CO2 em produtos com valor agregado. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14383.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14383
dc.description.abstractIn recent decades, due to population and industrial growth, the energy demand has increased significantly. However, much of the energy consumed comes from burning fossil fuels, which emit large amounts of gases that can increase the temperature of the earth. Among these gases, carbon dioxide (CO2) stands out as one of the main causes of the greenhouse effect. Thus, the need to develop new economically and energetically viable technologies for energy production through clean and sustainable routes is essential. Among these technologies, the CO2 photoconversion process (“artificial photosynthesis”) in products with added value can be highlighted. However, the vast majority of semiconductors developed to date, for this purpose, have a high rate of recombination of their photogenerated electron/hole pairs, thus reducing the efficiency of the process. In order to improve the photocatalytic efficiency, this project aimed to develop semiconductors based on niobium pentoxide (Nb2O5) modified with iron (Fe) or copper (Cu) for photoreduction of CO2, aiming to increase the photocatalytic efficiency of the material through the reduction in the rate of recombination of the photogenerated electron/hole pairs. For this, semiconductors based on Nb2O5 were synthesized by the oxidizing peroxide method under hydrothermal treatment. The depositions of Fe or Cu were carried out by the method of sputtering ("magnetron sputtering") since this technique allows the deposition of nanoparticles with a high degree of purity. The addition of Fe or Cu nanoparticles on the Nb2O5 surface significantly reduced the rate of recombination of the photogenerated electron/hole pairs, due to the greater spatial separation of the photogenerated charges through the formation of heterostructure between the materials, which resulted in a significant increase in CO2 photoconversion. The materials modified with Fe showed high production of carbon monoxide (CO) (356.6 µmol/g). In addition, the calcination of the Nb2O5 semiconductor and its modification with Fe favored the production of methane (5.13 µmol/g), methanol (75.78 µmol/g) and acetic acid (69.07 µmol/g). On the other hand, Cu-modified materials showed a high production of methane (52.5 µmol/g) and methanol (628.01 µmol/g), compared to Nb2O5 and the catalysts modified with Fe The higher conversion efficiency for materials modified with Cu is related to the ability of Cu to trap the photogenerated electrons in the conduction band of Nb2O5.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectPentóxido de nióbio (Nb2O5)por
dc.subjectPulverização catódicapor
dc.subjectFotorredução de CO2por
dc.subjectCO2 photoreductioneng
dc.subjectMagnetron sputteringeng
dc.subjectNiobium pentoxide (Nb2O5)eng
dc.titleFotoconversão de CO2 em produtos com valor agregadopor
dc.title.alternativePhotoconversion of CO2 into value-added productseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Nogueira, Francisco Guilherme Esteves
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8117497993539795por
dc.description.resumoNas últimas décadas, devido ao crescimento populacional e industrial a demanda por energia aumentou de maneira significativa. No entanto, grande parte da energia consumida é proveniente da queima de combustíveis fósseis, a qual emite grande quantidade de gases que podem levar a um aumento na temperatura da terra. Entre estes gases destaca-se o dióxido de carbono (CO2), um dos principais causadores do efeito estufa. Assim, a necessidade do desenvolvimento de novas tecnologias economicamente e energeticamente viáveis para produção de energia através de rotas limpas e sustentáveis é fundamental. Entre estas tecnologias pode-se destacar o processo de fotoconversão do CO2 (“fotossíntese artificial”) em produtos com valor agregado. No entanto, a grande maioria dos semicondutores desenvolvidos até o momento, para este fim, possuem uma elevada taxa de recombinação de seus pares elétron/buraco fotogerados, reduzindo assim a eficácia do processo. A fim de melhorar a eficiência fotocatalítica, este projeto teve como objetivo o desenvolvimento de semicondutores a base de pentóxido de nióbio (Nb2O5) modificados com ferro (Fe) ou cobre (Cu) para fotorredução do CO2, visando aumentar a eficiência fotocatalítica do material através da redução na taxa de recombinação dos pares elétron/buraco fotogerados. Para isto, foram sintetizados semicondutores a base Nb2O5 pelo método peróxido oxidante sob tratamento hidrotérmico. As deposições de Fe ou Cu foram realizadas pelo método de pulverização catódica (“magnetron sputtering”), uma vez que esta técnica permite a deposição de nanopartículas com elevado grau de pureza. A adição de nanopartículas de Fe ou Cu na superfície do Nb2O5 reduziu significativamente a taxa de recombinação dos pares elétronburaco fotogerados, devido à maior separação espacial das cargas fotogeradas por meio da formação de heteroestrutura entre os materiais, o que resultou em um aumento significativo na fotoconversão do CO2. Os materiais modificados com Fe apresentaram elevada produção de monóxido de carbono (CO) (356,6 µmol/g). Além disso, a calcinação do semicondutor Nb2O5 e a sua modificação com Fe favoreceu a produção de metano (5,13 µmol/g), metanol (75,78 µmol/g) e ácido acético (69,07 µmol/g). Já os materiais modificados com Cu apresentaram elevada produção de metano (52,5 µmol/g) e metanol (628,01 µmol/g), comparado ao Nb2O5 e aos catalisadores modificados com Fe. A maior eficiência de conversão para os materiais modificados com Cu está relacionada com a capacidade do Cu aprisionar os elétrons fotogerados na banda de condução do Nb2O5.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdCNPQ: 133520/2019-6por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1261471786703960por


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