Eletrodeposição e caracterização de filmes finos de Sb2Se3 e MSbxSey (M = Cu, Co, Ni, ou Zn) para aplicações na produção de hidrogênio e redução de CO2.

Resumo

Recentemente, o crescimento populacional e industrial desenfreado trouxe problemas diretamente relacionados ao aumento significativo no consumo de energia.Aproximadamente 85% deste consumo advêm da queima de combustíveis fósseis, trazendo,por consequência, a liberação e o acumulo de grande quantidade de CO2 na atmosfera,impulsionando o efeito-estufa e as mudanças climáticas. Logo, a falta do uso de fontesenergéticas renováveis e/ou limpas é um problema real e a busca por um desenvolvimentosustentável passa ser um desafio em pesquisas modernas. Nesse cenário, a energia solar temganhado muita atenção por se tratar de uma alternativa verde e inesgotável, cuja radiaçãopode ser aproveitada de diversas formas. Uma delas é a energia química, onde duas de suasprincipais finalidades são fortemente destacadas: o processo de fotoeletrólise da água na produção de H2(g) - um combustível limpo e com elevada capacidade calorífica - e aredução fotoeletroquímica de CO2 a compostos de interesse industrial - uma forma promissora de reciclagem do CO2. Como materiais utilizados nessa aplicação, houve um interesse ressurgente em semicondutores com baixa toxicidade, abundantes na Terra e de custo relativamente baixo. Portanto, calcogenetos binários e ternários baseados em cobre, como por exemplo, Sb2Se3 e CuSbSe2, respectivamente, hoje são considerados semicondutores importantes por mostrarem boas propriedades fotovoltaicas efotoeletroquímicas. Adicionalmente, de acordo com estudos associados à catálise da reaçãode evolução de hidrogênio, compostos com Co, Ni e Zn também demonstraram resultados positivos quanto a sua fotoatividade.Devido a estas circunstâncias, o presente trabalho propõe a obtenção de Sb2Se3 e MSbxSey (M = Cu, Co, Ni, ou Zn, para sistemas dopados e ternários) por meio da eletrodeposição na formação de fotocatôdos aplicados à produção de hidrogênio ou redução de CO2. Os filmes serão caracterizados quanto à sua morfologia, composição e estrutura cristalina por técnicas de microscopia eletrônica de varredura, energia dispersiva de raios X e difração de raios X, respectivamente; espectroscopia de UV-Vis e de impedância eletroquímica serão utilizadas para caracterizar propriedades optoeletrônicas, enquanto a fotocorrente dos filmes será avaliada por meio de caracterização fotoeletroquímica tanto na ausência quanto na presença de nanopartículas catalizadoras de Pt, MoS2 e WS2 decoradas sobre a superfícies dos filmes. Por fim, um eletrodo do tipo Sb2Se3(ou MSbxSey)/CdS/ZnO/nanopartículas catalíticas será fabricado e testade nas reações de produção de hidrogênio ou redução de CO2.