Desenvolvimento de catalisadores para síntese de metanol a partir de CO2

Abstract

O aumento do uso de energia, com seu consequente aumento no uso de combustíveis fósseis tem gerado grandes interesses de estudo na atualidade. Destacando os processos fotocatalíticos, que tem como objetivo a realização de processos químicos através do uso de ondas eletromagnéticas como fonte de energia. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de novos catalisadores à base de nióbio para uso na síntese fotocatalítica de hidrocarbonetos, utilizando como matéria prima dióxido de carbono (CO2), e água. Através da síntese sol-gel, foram sintetizados niobato de potássio (KNbO3), e niobato de potássio com prata. As amostras de KNbO3 foram tratadas termicamente entre 500 e 800 °C para cristalização do material. Com base nos resultados de DRX, definiu-se a melhor temperatura de tratamento térmico. Essa temperatura foi utilizada para o tratamento das amostras com adição de prata (5, 10, 15 e 20%). Os catalisadores foram caracterizados via Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDS). Os materiais foram avaliados na forma de pó para a produção dos hidrocarbonetos, analisando a produção via cromatografia gasosa. Analisando o resultado da DRX, observa-se a temperatura de 700 ºC como ideal para tratamento térmico, que também resultou em uma maior produção do metanol. Em concentração de 1,53 mg.L-1. Os materiais com percentuais de prata adicionados à sua estrutura, tiveram sua produção de metanol reduzida, indicando mudanças na reação inicialmente proposta.

The constant increase in energy consumption has led humanity to maximize nonrenewable fuel usage. Hence, significant studies have been developing over the years to create alternative energy sources. Therefore, photocatalytic processes, whose main objective is to generate chemical products using light as activation energy, highlight the advancements in this field of study. This work aims to develop new niobium-based photocatalysts to generate hydrocarbons through photocatalysis, using only carbon dioxide (CO2) and water. The catalysts, potassium niobate and silver-potassium niobate, were synthesized through the sol-gel method, with thermal treatment at 500 to 800 ºC. Optimal synthesis conditions were evaluated through XRD, concluding that the 700 ºC heat-treated catalysts were better, só. This temperature was used as a thermal treatment for the material synthesized with silver (5, 10, and 20 %). Those materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-Ray spectroscopy (EDS). The powdered materials were evaluated to produce hydrocarbons using gaschromatography, resulting in the 700 ºC treated catalyst, without silver addition, as the best for this process. When silver was present in the structure, the methanol production was reduced, indicating possible shifts in the synthesis direction to another hydrocarbon.