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A conversão do dióxido de carbono atmosférico (CO2), um gás com efeito de estufa, a recursos úteis como o monóxido de carbono, o ácido fórmico e o metanol e seus subprodutos é considerada uma via promissora para mitigar o aquecimento global, bem como para gerar valor económico. Uma abordagem para CO2 a conversão é através da redução eletrocatalítica. Este processo utiliza catalisadores convencionais, como chumbo, prata, estanho, cobre, ouro, etc., suportados em carbono condutor como material de eletrodo para CO seletivamente.2 redução. No entanto, o eletrodo é frequentemente exposto a um ambiente de pH elevado do eletrólito durante a eletrocatálise, o que pode degradar o suporte do catalisador e é uma causa de grande preocupação.
Para enfrentar este desafio, uma equipe de pesquisadores, liderada pelo Sr. Kai Takagi e pelo Prof. Chiaki Terashima da Escola de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia e do Instituto de Pesquisa em Ciência e Tecnologia da Universidade de Ciência de Tóquio (TUS), no Japão, desenvolveu recentemente um suporte de catalisador à base de dióxido de titânio (TiO2) pó, um composto comumente usado em protetores solares, tintas, revestimentos, pasta de dente, plásticos, papel, produtos farmacêuticos e corantes alimentícios, como alternativa ao carbono para facilitar a eficácia do CO2 redução. Seu trabalho foi disponibilizado online em 4 de agosto de 2023 e publicado no Volume 902 da revista Ciência do Meio Ambiente Total em 1º de dezembro de 2023.
Os pesquisadores realizaram primeiro o tratamento de superfície usando plasma líquido seguro e barato para melhorar as propriedades eletroquímicas do TiO2. “O TiO tratado com plasma líquido2 manteve sua forma de partícula e estrutura cristalina. Além disso, análise elementar e avaliação do estado de ligação interfacial e propriedades eletroquímicas do TiO2 revelou que os picos redox correspondentes ao Ti4+ e Ti3+ derivado de TiO2 desapareceu e a sobretensão de hidrogênio diminuiu”, destaca o Prof. Terashima. Essas observações levaram a equipe a concluir que o revestimento ou dopagem de tungstênio ocorreu em algumas porções do TiO reduzido2 superfície.
Os pesquisadores então usaram o TiO2 como transportador e carregado com nanopartículas de prata (AgNPs), que atuam como catalisadores, para desenvolver um eletrodo de difusão de gás para CO2 redução. Enquanto o TiO não tratado2 exibiu alta seletividade para CO2 e negro de fumo, TiO tratado com plasma líquido2 com carga de 40% em peso de AgNP demonstrou aumento na produção de hidrogênio e melhor desempenho catalítico. Dado que uma proporção adequada de hidrogênio para monóxido de carbono é importante para uma2 redução, a tecnologia apresentada, portanto, tem um enorme potencial para converter CO2 a subprodutos úteis, como o gás de síntese, considerado um combustível limpo e de altíssimo valor industrial.
Além disso, a redução eletrocatalítica de CO2 pode ser integrado com fontes de energia renováveis, como painéis solares ou energia eólica, para gerar CO sustentável e ecologicamente correto2 conversão. Por conseguinte, este trabalho representa um passo significativo no sentido de combater eficazmente as emissões de gases com efeito de estufa e de combater as alterações climáticas.
“Esperamos que o presente estudo promova a investigação sobre tecnologias para a neutralidade do carbono e a reciclagem do carbono, em alinhamento com os Objectivos de Desenvolvimento Sustentável 7, 12 e 13 das Nações Unidas sobre energia limpa e acessível, consumo e produção responsáveis e acção climática, respectivamente. Estes, por sua vez, abrirão portas para a realização de um futuro sustentável e neutro em carbono”, conclui o Prof. Terashima.
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