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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48352| ORCID: | http://orcid.org/0009-0002-1728-1315 |
| Document type: | Dissertação |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Influência do tamanho da cadeia carbônica no processo de fotoreforma de álcoois para obtenção de H2 de baixo carbono |
| Alternate title (s): | Influence of the carbon chain length on the photoreforming of alcohols for low-carbon H2 production |
| Author: | Ribeiro, Ribeiro Neves |
| First Advisor: | Patrocinio, Antonio Otavio de Toledo |
| First member of the Committee: | Lopes, Osmando Ferreira |
| Second member of the Committee: | Santos, Maria Rita de Cássia |
| Summary: | A fotoreforma de álcoois constitui uma rota promissora para a produção simultânea de hidrogênio de baixo carbono e produtos de maior valor agregado. Neste trabalho, investigou-se a influência do tamanho da cadeia carbônica (C1-C5) sobre a atividade fotocatalítica do TiO₂ P25, avaliando-se álcoois individuais (metanol, etanol, propanol, butanol e álcool isoamílico), bem como misturas binárias, ternárias e quaternárias, visando representar sistemas multicomponentes mais próximos de matrizes reais. Adicionalmente, foi estudado o desempenho de amostras de TiO₂ obtido em condições supercríticas (TiO₂ - SC) e comparado ao TiO₂ P25, utilizando o metanol como sistema de referência. Os materiais foram submetidos a diferentes tratamentos térmicos e caracterizados morfológica e espectrocopicamente. Os ensaios fotocatalíticos foram realizados em condições aeróbicas, em que os produtos de oxidação foram indentificados e quantificados, bem como em condições anaeróbicas na presença de Pt como co-catalisador para monitoramento da evolução de H2. Os resultados mostraram que, para o TiO2 - SC tratamentos térmicos rápidos (30 min) e em altas temperaturas (700 ºC) favorecem a atividade fotocatalítica. Já para a fotoreforma dos diferentes álcoois, observou-se que, para os álcoois individuais, a produção de H₂ diminui com o aumento do tamanho da cadeia carbônica, seguindo a tendência: Metanol ~ Etanol > Propanol > Butanol ~ Álcool isoamílico. Em relação aos produtos, observou-se formação predominante dos aldeídos correspondentes (metanal, acetaldeído, propionaldeído e butiraldeído), acompanhados por ácidos carboxílicos como produtos minoritários. Nas misturas multicomponentes, o etanol apresentou comportamento dominante, mantendo o acetaldeído como produto majoritário e influenciando a seletividade global do sistema, enquanto a complexidade do meio reacional intensificou os efeitos de competição por sítios ativos, com impacto na eficiência global da fotooxidação e na produção de hidrogênio. Assim, o conjunto dos resultados evidencia que o tamanho da cadeia carbônica e a presença simultânea de múltiplos álcoois são fatores determinantes para a cinética, seletividade e evolução de H₂ em sistemas fotocatalíticos baseados em TiO₂, contribuindo para uma compreensão mais integrada de condições multicomponentes aplicáveis à valorização de correntes orgânicas complexas. |
| Abstract: | Alcohol photoreforming constitutes a promising route for the simultaneous production of low-carbon hydrogen and higher value-added products. In this work, the influence of carbon chain length (C1–C5) on the photocatalytic activity of TiO2 P25 was investigated by evaluating individual alcohols (methanol, ethanol, propanol, butanol and isoamyl alcohol), as well as binary, ternary and quaternary mixtures, aiming to represent multicomponent systems closer to real matrices. Additionally, the performance of TiO2 samples obtained under supercritical conditions (TiO2 - SC) was studied and compared to TiO2 P25, using methanol as the reference system. The materials were subjected to different thermal treatments and characterized morphologically and spectroscopically. Photocatalytic tests were carried out under aerobic conditions, in which oxidation products were identified and quantified, as well as under anaerobic conditions in the presence of Pt as a co-catalyst for monitoring H₂ evolution. The results showed that, for TiO2 SC, rapid thermal treatments (30 min) at high temperatures (700 ºC) favor photocatalytic activity. For the photoreforming of different alcohols, it was observed that, for individual alcohols, H2 production decreases with increasing carbon chain length, following the trend: Methanol ~ Ethanol > Propanol > Butanol ~ Isoamyl alcohol. Regarding the products, predominant formation of the corresponding aldehydes (methanal, acetaldehyde, propionaldehyde and butyraldehyde) was observed, accompanied by carboxylic acids as minor products. In multicomponent mixtures, ethanol exhibited dominant behavior, maintaining acetaldehyde as the major product and influencing the overall selectivity of the system, while the complexity of the reaction medium intensified competition effects for active sites, impacting the overall efficiency of photooxidation and hydrogen production. Thus, the overall results demonstrate that carbon chain length and the simultaneous presence of multiple alcohols are determining factors for the kinetics, selectivity and H2 evolution in TiO2 - based photocatalytic systems, contributing to a more integrated understanding of multicomponent conditions applicable to the valorization of complex organic streams. |
| Keywords: | Fotocatálise heterogênea TiO₂ P25 TiO₂ supercrítico Fotoreforma de álcoois Produção de hidrogênio Heterogeneous photocatalysis Supercritical TiO2 Alcohol photoreforming Hydrogen production |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FOTO-QUIMICA INORGANICA |
| Subject: | Química Catálise heterogênea Alcoóis Hidrogênio - Análise |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
| Quote: | RIBEIRO, Ribeiro Neves. Influência do tamanho da cadeia carbônica no processo de fotoreforma de álcoois para obtenção de H2 de baixo carbono. 2026. 105 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.159. |
| Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.159 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48352 |
| Date of defense: | 10-Feb-2026 |
| Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos. ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos. |
| Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Química |
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