Fotossíntese artificial em altas pressões: desenvolvimento de sistema experimental e estudo de fotocatalisadores (2025)
- Authors:
- Autor USP: MANDUCA, BRUNO - IQ
- Unidade: IQ
- DOI: 10.11606/T.46.2025.tde-28012026-163724
- Subjects: FOTOCATÁLISE; HIDROGENAÇÃO; DIÓXIDO DE CARBONO; METANOL
- Keywords: CO2 hydrogenation; Fotocatálise; Hidrogenação de CO2; Metal-organic framework; Metanol; Methanol; Photocatalysis; Redes metalorgânicas
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: A intensificação do efeito estufa, principalmente devido ao aumento da concentração atmosférica do dióxido de carbono (CO2), representa um dos maiores desafios ambientais deste século. O presente trabalho pretende contribuir com a questão das mudanças climáticas explorando a hidrogenação fotocatalítica de CO2 a metanol via fotossíntese artificial sob altas pressões. Para isso, foi desenvolvido um sistema experimental fotocatalítico capaz de operar em alta pressão (até 300 bar) para permitir estudos em CO2 supercrítico e a avaliação de diferentes materiais fotocatalíticos. Inicialmente, a rede metalorgânica (MOF) NH2-MIL- 125(Ti) foi sintetizada, caracterizada e empregada como fotocatalisador base. As condições experimentais foram otimizadas por meio de um planejamento experimental composto central, mostrando que pressão e massa de catalisador influenciam significativamente na formação de metanol, enquanto o efeito da temperatura não tem significância estatística. Ensaios cinéticos indicaram que 20 horas de reação era o tempo ideal. As condições ótimas utilizadas foram de 250 bar, 60 ºC e 10 mg de catalisador e 20 horas. O sistema foi validado utilizando outros fotocatalisadores, incluindo MOF de níquel e nanotubos de hidróxido duplo lamelar (HDL) dopados com cobre.O HDL exibiu a maior produção de metanol (26,11 µmol g-¹), atribuída a sua morfologia tubular. Compósitos do NH2- MIL-125(Ti) e HDL não mostraram efeitos sinérgicos, enquanto compósitos do MOF com nitreto de carbono grafítico dopado com óxido de grafeno reduzido (RGO@g-C3N4) melhoraram significativamente a atividade fotocatalítica, destacando-se o compósito contendo 80% de MOF, que alcançou 22,84 mol g-¹ de metanol, quase o dobro da produção obtida com o MOF puro. Os resultados obtidos demonstram o potencial da fotossíntese artificial em altas pressões para geração de metanol, e evidenciam a importância de desenvolver e aprimorar novos materiais fotocatalíticos visando a fotorredução do CO2.
- Imprenta:
- Data da defesa: 24.10.2025
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
MANDUCA, Bruno. Fotossíntese artificial em altas pressões: desenvolvimento de sistema experimental e estudo de fotocatalisadores. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-28012026-163724/. Acesso em: 15 abr. 2026. -
APA
Manduca, B. (2025). Fotossíntese artificial em altas pressões: desenvolvimento de sistema experimental e estudo de fotocatalisadores (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-28012026-163724/ -
NLM
Manduca B. Fotossíntese artificial em altas pressões: desenvolvimento de sistema experimental e estudo de fotocatalisadores [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 15 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-28012026-163724/ -
Vancouver
Manduca B. Fotossíntese artificial em altas pressões: desenvolvimento de sistema experimental e estudo de fotocatalisadores [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 15 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-28012026-163724/
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