Pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) em parceria com o Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) foram responsáveis por empregar pela primeira vez o nitreto de carbono polimérico em um processo de fotoeletrooxidação do metanol. A utilização desse material, que tem como características importantes um baixo custo, facilidade de síntese e alto desempenho, apresentou uma melhor performance em comparação com a platina, geralmente empregada em tal processo. Os resultados obtidos pelos pesquisadores foram publicados no artigo “Nickel-modified polymeric carbon nitride for improving TiO2-based photoanode: photoelectrocatalytical evaluation and mechanistical insights”, publicado no Materials Today Nano.
O primeiro autor do estudo e doutorando do Programa de Pós-graduação em Química da Universidade Federal de São Carlos (PPGQ – UFSCar) e integrante do CINE, Sirlon Blaskievicz, conta que a pesquisa focou na otimização do desempenho de fotoanodos baseados em dióxido de titânio com a adição de nitreto de carbono contendo níquel, que foram aplicados na geração de hidrogênio a partir da oxidação de metanol. Com isso, neste trabalho, além da geração de um combustível limpo na reação catódica (o hidrogênio), o material estudado também proporciona a obtenção concomitante de ácido fórmico durante a reação anódica, outro produto de valor agregado.
“A oxidação do metanol serve para fornecer os elétrons necessários para a redução do hidrogênio, e foi possível observar valores de corrente bastante elevados, o que é um parâmetro que mostra uma elevada eficiência do material desenvolvido neste trabalho. Pela técnica de infravermelho in situ, monitoramos o que acontece durante a reação, e vimos que na ausência de luz o metanol é convertido à formaldeído, enquanto sob iluminação foi convertido em CO2 (dióxido de carbono), mas também em ácido fórmico, que é um produto de notável interesse para a indústria”, explica Blaskievicz.
Durante a fase laboratorial, além da técnica de infravermelho in situ, com a intenção de investigar o mecanismo da reação, o pesquisador conta que foram combinados o TiO2 (dióxido de titânio) e um nitreto de carbono polimérico modificado com níquel para a obtenção do fotoanodo. O metanol, por sua vez, foi fotoeletroxidado usando a radiação de um simulador solar.
Com a otimização do material, a também autora da pesquisa, Lucia Mascaro, professora do Departamento de Química (DQ) da UFSCar e integrante do CDMF e do CINE, conta que os pesquisadores planejam trabalhar futuramente com o escalonamento desse material, ou seja, visionando construir dispositivos maiores com o material obtido.
“Além disso, também está entre os próximos passos do estudo testar este material para fotooxidação de outras moléculas orgânicas, como poluentes e resíduos da biomassa, para acoplá-las em sistema de fotoeletrólise visando a geração de hidrogênio verde”, acrescenta a pesquisadora.
Também contribuíram com o estudo os pesquisadores Hugo Santos (CDMF), Pablo Fernández e José Luiz Bott Neto (CINE – Unicamp) e Ivo Teixeira (DQ – UFSCar).
O artigo pode ser acessado no repositório do CDMF clicando AQUI.
CDMF
O CDMF, sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
