Design and Optimization of Nanostructured Fe2TiO5 Photocatalysts for Efficient CO2 Reduction (2024)
- Authors:
- Autor USP: SANTOS, GUSTAVO HENRIQUE CORREIA DOS - IQ
- Unidade: IQ
- DOI: 10.11606/T.46.2024.tde-30042025-184407
- Subjects: FOTOCATÁLISE; DIÓXIDO DE CARBONO; NANOPARTÍCULAS; CATÁLISE
- Keywords: Catálise; Catalysis; CO2; CO2; Fotocatálise; Iron titanate; Photocatalysis; pseudobrookita; pseudobrookite; Titanato de Ferro
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: O aumento das emissões antropogênicas de gases do efeito estufa, especialmente o CO2 proveniente de fontes fósseis, é uma das principais causas das mudanças climáticas. A reação fotocatalítica de redução de CO2 (PCO2RR) surge como uma alternativa promissora para a captura e utilização de carbono, utilizando luz solar e água como doadores de elétrons para a conversão do CO2 em produtos úteis. Semicondutores como o TiO2 são amplamente estudados para essa aplicação, mas apresentam limitações, como o largo bandgap (3,0-3,2 eV). Nesta tese, o semicondutor Fe2TiO5 foi proposto como fotocatalisador para PCO2RR devido à alta estabilidade, posição de bandas favorável e bandgap estreito (~2,1 eV). Nanopartículas de Fe2TiO5 foram preparadas por método solvotérmico seguido de calcinação, sendo que o material calcinado a 800 °C por 2h apresentou o melhor desempenho fotocatalítico nas reações de evolução de oxigênio (OER) e PCO2RR, com taxas de produção de O2 e CH4 de 581 e 0,32 µmol h-1 gcat-1, respectivamente. A deposição de nanopartículas de CuO (3 nm) por pulverização catódica na superfície do Fe2TiO5 elevou a produção de CH4 para 0,50 µmol h-1gcat-1 sob irradiação solar, utilizando água como doadora de elétrons.Adicionalmente, uma heterojunção entre g-C3N4 e Fe2TiO5 foi preparada, resultando em melhorias significativas na produção de H2, CO e CH4, com taxas de 44,2, 24,9 e 91,7 µmol h-1 gcat-1, respectivamente, utilizando TEOA como agente de sacrifício. O aumento na separação de cargas fotogeradas, promovido pela heterojunção em esquema Z foi determinante para essa melhoria. A identificação de intermediários via DRIFTS in situ permitiu a proposta de um mecanismo de reação que justifica a seletividade aos produtos obtidos.
- Imprenta:
- Data da defesa: 29.08.2024
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
SANTOS, Gustavo Henrique Correia dos. Design and Optimization of Nanostructured Fe2TiO5 Photocatalysts for Efficient CO2 Reduction. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-30042025-184407/. Acesso em: 09 jan. 2026. -
APA
Santos, G. H. C. dos. (2024). Design and Optimization of Nanostructured Fe2TiO5 Photocatalysts for Efficient CO2 Reduction (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-30042025-184407/ -
NLM
Santos GHC dos. Design and Optimization of Nanostructured Fe2TiO5 Photocatalysts for Efficient CO2 Reduction [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 09 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-30042025-184407/ -
Vancouver
Santos GHC dos. Design and Optimization of Nanostructured Fe2TiO5 Photocatalysts for Efficient CO2 Reduction [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 09 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-30042025-184407/ - Boosting CO2 photoreduction efficiency of carbon nitride via S-scheme g-C3N4/Fe2TiO5 heterojunction
- Photocatalytic CO2 reduction to CH4 in continuous flow reactor using Fe2TiO5 enhanced by magnetron sputtering-deposited CuO nanoparticles cocatalyst
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- Photocatalytic CO2 reduction to CH4 in continuous flow reactor using Fe2TiO5 enhanced by magnetron sputtering-deposited Cu nanoparticles
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.46.2024.tde-30042025-184407 (Fonte: oaDOI API)
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