Um fotocatalisador inovador, Rh/InGaN1-xOx, que utiliza energia solar para transformar gases de efeito estufa em produtos químicos valiosos, representa um salto significativo na produção química sustentável. Esta nanoarquitetura consiste em nanopartículas de ródio em nanofios de nitreto de índio e gálio, o que aumenta a eficiência da reforma a seco do metano com CO2. Crédito: SciTechDaily.com
Um novo fotocatalisador desenvolvido pela Universidade Jiao Tong de Xangai oferece um método ecológico e eficiente para converter gases de efeito estufa em produtos químicos usando energia solar, marcando um avanço significativo na produção química sustentável.
O novo fotocatalisador, denominado Rh/InGaN1-xÓx, é uma nanoarquitetura que consiste em nanopartículas de ródio ancoradas em nanofios de nitreto de índio e gálio modificados com oxigênio, cultivados em substratos de silício. Sob iluminação solar concentrada, este material compósito demonstra desempenho notável para a reforma a seco de metano (DRM) com CO2alcançando uma taxa de evolução de gás de síntese de 180,9 mmol ggato-1 h-1 com seletividade de 96,3%. Isto representa uma melhoria significativa em relação aos sistemas catalíticos convencionais, que muitas vezes requerem elevados consumos de energia e sofrem de rápida desativação.
“Nosso trabalho representa um grande passo em frente na abordagem dos desafios duplos das emissões de gases de efeito estufa e da produção de energia sustentável”, disse o Prof. Baowen Zhou, pesquisador principal da Universidade Jiao Tong de Xangai. “Ao aproveitar o poder da energia solar e a nanoarquitetura racionalmente projetada, demonstramos uma rota verde e eficiente para converter gases residuais em recursos químicos valiosos.”
Rh/InGaN1-xÓx nanofios foram explorados para reforma a seco de metano acionado por luz com dióxido de carbono em direção a gás de síntese (CH4 +CO2 + luz = 2CO + 2H2). É proposto que a substituição parcial de N em InGaN por O pode melhorar muito a atividade e estabilidade do catalisador sob iluminação leve sem aquecimento extra. Crédito: Science China Press
Efeitos Sinérgicos e Insights Mecanísticos
Os pesquisadores atribuem o desempenho excepcional de seu fotocatalisador aos efeitos sinérgicos decorrentes da integração dos nanofios InGaN fotoativos, superfície modificada com oxigênio e nanopartículas de ródio cataliticamente ativas. Estudos mecanísticos revelaram que os átomos de oxigênio incorporados desempenham um papel crucial na promoção do CO2 ativação, facilitando a geração de CO e suprimindo a desativação do catalisador via deposição de coque.
As conclusões desta investigação, publicadas na prestigiada revista Science Bulletin, abrem caminho para o desenvolvimento de sistemas fotocatalíticos avançados para a produção sustentável de combustíveis e produtos químicos a partir de recursos renováveis. A equipa acredita que a sua abordagem pode ser alargada a outras reações químicas importantes, oferecendo novas oportunidades para tornar a indústria química mais ecológica.
“Estamos entusiasmados com as perspectivas desta tecnologia”, disse o Prof. Baowen Zhou. “Ao otimizar ainda mais o projeto do catalisador e a configuração do reator, pretendemos ampliar o processo e demonstrar sua viabilidade para aplicações práticas.”
Referência: “Nanoarquitetura Rh/InGaN1−xOx para reforma de metano acionada por luz com dióxido de carbono em direção a gás de síntese” por Yixin Li, Jinglin Li, Tianqi Yu, Liang Qiu, Syed M. Najib Hasan, Lin Yao, Hu Pan, Shamsul Arafin, Sharif Senhor Sadaf, Lei Zhu e Baowen Zhou, 12 de fevereiro de 2024, Boletim Científico.
DOI: 10.1016/j.scib.2024.02.020
