Reações de fotorredução para a produção sustentável de commodities químicas: uma estratégia solar to chemical

Resumo

A indústria química demanda muita energia e dependente de fontes fósseis, o que torna este setor o terceiro maior contribuinte para as emissões de CO2. Mais da metade das emissões de CO2 na indústria química são devidas à produção de commodities químicas, que dependem do hidrogênio como matéria-prima, ou seja, amônia, metanol e produtos químicos de alto valor. Como 95% do hidrogênio produzido vem da reforma a vapor do metano, o que resulta na emissão de CO2. Essa pegada de CO2 passa para todas as commodities químicas que dependem do hidrogênio em sua síntese.Aqui, pretendemos investigar os catalisadores baseados em PHI, com single-atoms de metais de transição estabilizados em sua estrutura, para reações de fotorredução, a fim de substituir o hidrogênio fóssil na produção de produtos químicos-chave para a indústria química, mais especificamente H2O2, NH3 e reduções de ligações insaturadas. Para isso, serão sintetizados nitretos de carbono cristalino (PHI) com single-atoms de metais de transição estabilizados em sua estrutura (PHI-single-atoms), por um método simples de troca catiônica. Os fotocatalisadores serão caracterizados por: DRX, EXAFS, Raman, FTIR, TEM, XPS, UV-Vis e fotoluminescência. Três diferentes reações fotocatalíticas serão testadas, ou seja: fotorredução de O2 a H2O2, fotorredução de N2 a NH3 e fotorredução de alcinos usando água como fonte de hidrogênio. Os mecanismos das reações serão investigados usando moléculas capturadoras, testes com isótopos e caracterização dos catalisadores pós-reação. Uma rota fotocatalítica para produzir produtos químicos importantes, substituindo o hidrogênio fóssil pode ser absolutamente disruptiva, permitindo uma indústria química mais sustentável e eficiente. (AU)