Nanotubos de TiO2 modificados com ZIF-8 (Zeolites Imidazole Frameworks) utilizados para captura e fotoeletroredução de CO2

No mundo contemporâneo o dilema de suprir a crescente demanda por energia sem aumentar os danos ambientais pela exploração dos combustíveis fósseis é assunto de extremo interesse [1-2]. A redução de dióxido de carbono a produtos com alto valor agregado tais como, ácido fórmico (AF), metanol (MeOH) e etanol (EtOH) por exemplo representa uma reação de grande interesse, tendo em vista dois dos principais problemas da atualidade: o aquecimento global e a diminuição das reservas dos combustíveis fósseis [2]. O presente trabalho investiga a utilização de nanotubos (NT) de TiO2 modificados com nanopartículas de ZIF-8 (Zeolites Imidazole Frameworks) para promover a redução de CO2 em produtos de alto valor agregado. Para isto avalia a incorporação do ZIF-8 no material nanoestruturado, o aprisionamento de CO2 no complexo e a influência de doadores de elétrons (ácido ascórbico-AA) na catálise de formação de AF, MeOH e EtOH utilizando as técnicas de fotoeletrocatálise (FEC), fotocatálise (FC), fotólise (FT) e eletrocatálise (EC). Os ensaios foram realizados sob as condições otimizadas de eletrólito de suporte Na2SO4 0,1 molL-1 pH 6,8 e ácido ascórbico 0,2 molL-1 submetidos a irradiação UV/Vis durante 3 horas. As medidas de FEC foram realizadas sob potencial controlao de -0,70V e +0,10V versus eletrodo de referência de Ag/AgCl e um contra-eletrodo de DSA. Os mesmos potenciais também foram empregados para os experimentos de EC, entretanto, na ausência de luz. Para os ensaios de FC somente o eletrodo de trabalho foi inserido ao sistema e para a FT somente a luz compôs o meio reacional. O eletrólito de suporte foi saturado com borbulhamento de gás CO2 sob T= 5,0 ºC por 1h. Os produtos obtidos foram analisados por cromatografia gasosa acoplada a detector de ionização de chama e cromatografia iônica. Os resultados mostraram que sob eletrodos de NT de TiO2 modificados com ZIF-8 e AA promoveram máxima conversão (0,28 mmol de AF; 1,4 mmol de MeOH e 0,20 mmol de EtOH). Os resultados obtidos demonstraram que o uso de ZIF-8 incorporado aos NT de TiO2 facilita a adsorção de CO2 na superfície e formação de carbamatos aumentando a quantidade de CO2 adsorvido, reduzido prioritariamente pelos elétrons gerados durante as etapas de oxidação do AA usado como mediador no processo.