Redução de CO2 Mediada por Oxidação de Ácido Ascórbico Sobre Eletrodos de Nanotubos de TiO2 Decorados com Óxido de Zircônio

A conversão de CO2 em compostos de maior valor agregado (metanol, etanol, ácido fórmico, metano, etc.) é um assunto de grande importância na atualidade em virtude dos problemas gerados pelo aumento da emissão de dióxido de carbono na atmosfera. O presente trabalho visa preparar, caracterizar e testar eletrodos semicondutores de nanotubos (NT) de TiO2 modificados com óxido zircônio (ZrO2) na redução fotoeletrocatalítica (FEC) de CO2. Considerando que a redução fotoeletrocatalítica de CO2 na superfície de Ti/TiO2 tem sido negligenciável, a decoração de eletrodos de NT de Ti/TiO2 por zircônio com alto potencial de banda plana e alta energia de banda proibida, poderia aumentar a área superficial e acidez na superfície do catalizador, melhorando a adsorção do CO2 usualmente limitada na superfície de TiO2. ZrO2 foi depositado na superfície dos NT de Ti/TiO2 pelo método de deposição-precipitação química. Curvas de fotocorrente vs potencial em Na2SO4 (0,1 mol L-1) mostraram que a adição de ZrO2 promove uma deslocamento de pelo menos 300 mV para potenciais menos negativo para evolução de H2, concomitante a um significativo aumento na corrente anódica em potenciais maior que 0 V. A redução de soluções do eletrólito saturadas com CO2 (1 hora sob 80 psi (5,4 atm)) foram conduzidas em reator fotoeletrocatalítico (170 mL), onde o eletrodo de Ti/TiO2-ZrO2 foi irradiado com luz UV/Vis durante 60 min sob densidade de corrente de -10 mA cm-2 e um eletrodo de DSA utilizado como contra-eletrodo. Os produtos de interesse (metanol e etanol) foram monitorados por CG-FID após extração utilizando uma fibra de microextração em fase sólida. Os resultados obtidos indicam que nenhum dos produtos foi formado em quantidade significativa, mas 162 μmol de metanol e 3,5 μmol de etanol são formados quando acido ascórbico (0,1 mol L-1) é adicionado à solução. Do mesmo modo nenhum produto foi formado para experimentos de fotocatálise ou fotólise conduzidas nas mesmas condições experimentais. Os resultados indicam que provavelmente a redução de CO2 ocorre de forma indireta mediada pela oxidação do ácido ascórbico no eletrodo de Ti/TiO2-ZrO2 e pode ser uma alternativa viável para produção de metanol [1].