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Aproveitamento do glicerol em células fotoeletroquímicas para produção de H2 e eletricidade com fotoanodos à base de BiVO4, WO3 E V2O5
(UFVJM, 2018) Andrade, Tatiana Santos; Pereira, Márcio César; Rodriguez, Mariandry; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Rodrigues, Jairo Lisboa; Oliveira, Luiz Carlos Alves de
Com a crescente relevância da produção do biodiesel no cenário atual, intensifica-se também a geração de glicerol bruto. O glicerol é formado em abundância nessa cadeia produtiva, representando 10% em peso do produto final. Dessa forma, a fim de permitir maior competitividade para a indústria do biodiesel, faz-se imprescindível a investigação por alternativas que visem o aproveitamento desse subproduto. Entre as possíveis transformações promissoras para o glicerol bruto, encontra-se o emprego de células fotoeletroquímicas. Nessas células, soluções aquosas de glicerol são convertidas em hidrogênio gasoso quando energia luminosa suficiente é incidida sobre o fotocatalisador. Apesar do grande potencial das células fotoeletroquímicas para o aproveitamento do glicerol, o desafio prevalecente é sintetizar um fotocatalisador que gere uma alta corrente fotovoltaica nas condições envolvidas, e tenha uma alta estabilidade e capacidade de absorção da luz vísivel. Neste trabalho, sintetizou-se fotocatalisadores à base de BiVO4, WO3 e V2O5 por método drop coating, a fim de avaliar seu potencial emprego em células fotoeletroquímicas em soluções de glicerol. As propriedades fotoeletroquímicas dos materiais foram investigadas por voltametria cíclica, impedância eletroquímica, Mott-Schottky, cronoamperometria e cronopotenciometria em soluções de Na2SO4 e Na2SO3. Além disso, caracterizou-se os materiais por reflectância difusa (DRS), Difração de Raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostram que as heterojunções sintetizadas são fotocatalisadores eficientes para clivagem da água. Particularmente, a heterojunção de BiVO4/WO3/V2O5 se destaca pela geração de alta corrente fotovoltaica e boas propriedades fotoeletroquímicas, mostrando que a junção dos três materiais foi realizada com êxito. Testes em soluções de glicerina geraram resultados ainda melhores, enaltecendo o desempenho dessa heterojunção em células fotoeletroquímicas para aproveitamento de glicerol.
Desenvolvimento de fotoanodos à base de W-BiVO4/V2O5 para fotooxidação da água e produção de hidrogênio
(UFVJM, 2018) Oliveira, Andreia Teixeira de; Pereira, Márcio César; Oliveira, Luiz Carlos Alves de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Monteiro, Douglas Santos; Rodrigues, Jairo Lisboa; Lima, Diana Quintão; Pereira, Ana Rosa Passos
A grande dependência mundial de combustíveis fósseis traz consigo sérios problemas ambientais, sendo necessário o desenvolvimento de novas tecnologias a partir de fontes de energia limpa e renovável. Neste estudo, objetivou-se desenvolver um dispositivo fotoeletroquímico, baseado na heterojunção do Vanadato de Bismuto (BiVO4) dopado com Tungstênio (W) e Pentóxido de Vanádio (V2O5), para a clivagem da água em H2 e O2. Foram produzidos sete diferentes fotoanodos baseados em W-BiVO4 e V2O5. A fotoatividade desses fotoanodos foi investigada na reação de oxidação fotoeletroquímica da água sob irradiação de luz visível. As propriedades estruturais, morfológicas e ópticas dos fotoanodos foram avaliadas por Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia UV-vis. As imagens TEM e MEV mostraram que a estrutura de heterojunção foi sintetizada com sucesso, e os padrões DRX mostraram picos característicos indexados à forma monoclínica do W-BiVO4 e V2O5 ortorrômbico. Os espectros UV-vis mostraram que os filmes absorvem luz na região do visível com bandgap na ordem de 2,3 e 2,5 eV para o V2O5 e W-BiVO4, respectivamente. O desempenho fotoeletroquímico foi realizado por voltametria cíclica, cronoamperometria, potenciometria e espectroscopia de impedância eletroquímica, mostrando resultados surpreendentes para as heterojunções formadas, respondendo efetivamente à excitação com luz, com excelentes densidades de fotocorrentes geradas, demonstrando que a heterojunção W-BiVO4/V2O5 desempenha um papel importante nos comportamentos cinéticos (incluindo separação, transporte e recombinação) de cargas fotogeradas. Diante disso, os semicondutores se apresentam como materiais com grande potencial para aplicação em fotoeletrocatálise.
Processo químico de oxidação do grafite para obtenção de óxido de grafite, óxido de grafeno e grafeno: uso do sistema Fenton como oxidante
(INPI, 2016-07-05) Pereira, Márcio César; Pifano, Augusto Rocha; Aguilar, Matheus Lisboa; Oliveira, Luiz Carlos Alves de; Silva, Adilson Candido da; Oliveira, Henrique dos Santos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
Grafite foi oxidado pelo sistema Fenton (uma mistura de Fe2 eH202) para produzir óxido de grafite. Este sistema é ambientalmente mais favorável que os sistemas convencionais existentes, devido a reação de Fenton ocorrer à temperatura ambiente e pressão atmosférica, como também por não haver liberação de gases durante o processo de oxidação do grafite. Uma vez formado o óxido de grafite por este método verde, a esfoliação do mesmo em ultrassom de banho leva á formação de óxido de grafeno que pode posteriormente ser reduzido através de um agente redutor, para então formar o grafeno, um material que tem ampla aplicação em nanoeletrônica, sensores,supercapacitores e catálise. O método de oxidação de grafite descrito aqui pode ser aplicado em qualquer processo químico de produção de óxido de grafite, óxido de grafeno ou grafeno.