Estudo da formação de partículas de vanadato de bismuto via síntese hidrotérmica: avaliação da eficiência na conversão fotocatalítica de CO2

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Herrera, Jessenia Brillit Villaverde
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Artificial photosynthesis; Bismuth vanadate; CO2 photoreduction; Eficiência fotocatalítica; Fotorredução de CO2; Fotossíntese artificial; Photocatalytic efficiency; Vanadato de bismuto
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-18122023-102439/

A dependência da produção de energia a partir de combustíveis fósseis como petróleo, gás natural e carvão gera a emissão de grandes quantidades de gases de efeito estufa, que são lançados espontaneamente no meio ambiente, causando efeitos ambientais perigosos como o aquecimento global, que afetam a vida das pessoas milhões de pessoas. Uma estratégia para minimizar a crise ambiental é a fotossíntese artificial que, por meio do uso de materiais semicondutores e da luz solar, pode reduzir o CO2 e convertê-lo em produtos de alto valor químico. Um dos semicondutores amplamente estudados é o vanadato de bismuto (BiV O4), um material com propriedades ópticas, eletrônicas e estruturais únicas que o tornam um candidato interessante para a produção de combustível solar. No presente trabalho, partículas de BiV O4 foram sintetizadas pelo método hidrotérmico controlando o pH da solução aquosa. Os resultados de difração de raios x e espectroscopia raman indicaram a formação de uma fase monoclínica. A microscopia eletrônica de varredura mostrou que o tamanho da partícula aumentou com o aumento do pH, atingindo uma faceta bem moldada e exposta com pH igual a 1. Os espectros UV-Vis mostraram que o BiV O4 puro tem um gap de aproximadamente 2,46 eV. A redução fotocatalítica de CO2 usando BiV O4 com faceta bem exposta apresentou atividade única para converter em produtos de CO e CH4. Após 5h de reação em meio aquoso, BiV O4/pH 1 produziu 14,728 μmol/g e 1,057 μmol/g de CO e CH4, respectivamente. Para melhorar a atividade fotocatalítica, partículas de Rutênio foram depositadas na superfície pelo método de impregnação química em diferentes concentrações, como resultado obteve-se que para BiV O4 pH 1 @ 0,05%wt Ru, as quantidades de CO e CH4 foram de 20,667 μmol/g e 5,405 μmol/g, respectivamente, mostrando um aumento significativo de 1,40 vezes para CO e 5,11 vezes para CH4, aumentando efetivamente sua atividade fotocatalítica.