Dispositivos fotoativos baseados em heterojunções de vanadato de bismuto e óxido de tungstênio sobre grafeno

Resumo

Vanadato de bismuto (BiVO4) é considerado um dos materiais mais promissores para o desenvolvimento de fotoanodos para produção de hidrogênio a partir da água utilizando luz solar como fonte de energia. Contudo, este material exibe elevada taxa de recombinação e relativamente baixa estabilidade, o que limita sua aplicabilidade. Dopagem com tungstênio e formação de heterojunções com óxido de tungstênio (WO3), constituem estratégias promissoras para aumentar a atividade fotoeletrocatalítica do BiVO4. Ainda assim, para que estes sistemas possam ser otimizados, de modo a se obter dispositivos com máxima eficiência, é importante compreender melhor os processos de injeção e recombinação eletrônica. Estes processos estão intimamente relacionados a propriedades como morfologia, estrutura cristalina, e natureza química das espécies que compõem a interface da heterojunção; e o controle destas propriedades se dá através da metodologia adotada para sua síntese. Neste contexto, o presente projeto propõe a obtenção de fotoanodos baseados em heterojunções de BiVO4 dopado com tungstênio e WO3, obtidos por rotas assistidas por micro-ondas. A base do eletrodo será formada por um filme de WO3 sobre um substrato condutor de grafeno, que terá as funções de promover um transporte rápido de elétrons e orientar o crescimento das nanoestruturas de WO3. Os fotoanodos resultantes serão caracterizados por métodos convencionais e aplicados no desproporcionamento fotoeletroquímico da água. As propriedades de transporte, injeção e separação de cargas fotogeradas serão investigadas por técnicas eletroquímicas, espectro-eletroquímica e espectroscopias resolvidas no tempo. A composição química das espécies que compõem a interface da heterojunção será investigada por nano-imageamento. (AU)