Desenvolvimento de catalisadores metálicos suportados em nanotubos de carbono para o abatimento de efluentes da indústria do petróleo - Albuquerque, Giovanni Garcia Saboia de (2023)
O consumo de fontes não renováveis de energia resulta em drástico aumento nos gases do efeito estufa, especialmente o CO2, e em mudanças climáticas consequentes desse efeito. A pressão social, política e econômica frente a essas mudanças tem incentivado a busca por soluções para reduzir o CO2 atmosférico. Inspirada na natureza, a fotossíntese artificial é uma tecnologia emergente que converte CO2 em insumos de interesse industrial. Entretanto, a reação é limitada pela recombinação de cargas geradas nos semicondutores durante o processo da fotocatálise. Diante da necessidade de mitigar a recombinação de cargas e otimizar a reação, os nanotubos de carbono (CNT) apresentam potencial para aplicação em fotocatálise devido a sua área superficial específica, condutividade eletrônica e estabilidade elevadas. Neste trabalho, foram empregados nanotubos de carbono de paredes múltiplas obtidos por deposição química a vapor sem tratamento e após funcionalização ácida, como suportes. Na preparação dos catalisadores, os óxidos metálicos de ferro, cobalto, níquel e cobre (10% m.m-1) foram depositados na superfície dos CNT. Os catalisadores foram caracterizados por FAAS, Fisissorção de N2, XRD, XPS, TGA, SEM-EDS, TEM e DRS. A funcionalização ácida aumentou a fração de grupos oxigenados na superfície do material. Obteve-se os óxidos Fe2O3, Co3O4, NiO e CuO sobre os catalisadores. A área superficial específica dos catalisadores foi pouco afetada pela funcionalização ácida, mas a incorporação de óxidos metálicos aumentou essa propriedade, com exceção dos catalisadores de CuO. O intervalo de banda obtido dos catalisadores foi de 1,9 ± 0,1 eV. Os catalisadores produziram CO e CH4 (0,9 e 0,3 μmol.g-1 de catalisador, respectivamente) após 180 min. Como agente de sacrifício, o metanol não favoreceu a conversão do CO2, mas a trietanolamina ativou a superfície do catalisador e promoveu a obtenção de H2 (7,8 μmol.g-1), CO (3,0 μmol.g-1) e CH4 (1,3 μmol.g-1) após 180 min. Os óxidos de ferro e cobre foram mais bem estabilizados sobre CNT funcionalizados. O óxido de níquel tornou-se mais lábil e o óxido de cobalto não foi afetado pela funcionalização.