Obtenção de hexaniobatos lamelares modificados com nanopartículas de ouro para a produção fotocatalítica de hidrogênio

The growing demand for energy resources, combined with concerns about global warming, requires the improvement and development of new technologies based on renewable energy sources. In this scenario, potassium hexaniobate, K4Nb6O17, has great potential for applications in energy and also environmental issues by acting as a photocatalyst to promote chemical reactions of interest in these areas. In this work, the modification of lamellar hexaniobate with gold nanoparticles modified with polyethyleneimine (PEI) was evaluated in different proportions: 0.50%, 0.75%, 1.00% and 2.00% w/w. The composite was used as a photocatalyst for H2 evolution from aqueous methanol solutions. The Au nanoparticles employed have positive surface charges over a wide pH range, thus facilitating intercalation between the negatively charged lamellae of the niobates. The strong interaction between niobate and nanoparticles encapsulated with PEI definitely plays an important role in photocatalytic performance as they guarantee the electronic interaction between the two materials. After the insertion of 2% gold nanoparticles in the exfoliated niobate, the increase in H2 production is promising, the material produced almost 8 times the amount of H2 produced by the exfoliated niobate, resulting in a production speed of 1.8 x 10-4 mol h-1g-1.CBMM - Companhia Brasileira de Metalurgia e MineraçãoCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisIQUFU - Instituto de Química da Universidade Federal de UberlândiaTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)A crescente demanda por recursos energéticos, aliada às preocupações com o aquecimento global requer o aprimoramento e desenvolvimento de novas tecnologias baseadas em fontes renováveis de energia. Nesse cenário, o hexaniobato de potássio, K4Nb6O17, tem grande potencial para aplicações em questões energéticas e também ambientais ao atuar como fotocatalisador para promoção de reações químicas de interesse nesses campos. Neste trabalho, avaliou-se a modificação de hexaniobato lamelar com nanopartículas de ouro modificadas com polietilenimina (PEI) em diferentes proporções: 0,50%, 0,75%, 1,00% e 2,00% m/m. O compósito foi empregado como fotocatalisador para evolução de H2 a partir de soluções aquosas de metanol. As nanopartículas de Au empregadas apresentam cargas superficiais positivas em uma ampla faixa de pH, facilitando assim a intercalação entre as lamelas negativamente carregadas dos niobatos. A forte interação entre o niobato e as nanopartículas encapsuladas com PEI tem definitivamente um papel importante no desempenho fotocatalítico pois garantem a interação eletrônica entre os dois materiais. Após a inserção de nanopartículas de ouro na proporção de 2% no niobato esfoliado, o aumento na produção de H2 é promissor, o material produziu quase 8 vezes mais a quantidade de H2 produzida pelo niobato esfoliado, resultando em uma velocidade de produção de 1,8 x 10-4 mol h-1g-1