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Integração das estratégias de síntese para melhorar o transporte de portadores de cargas e eficiência do BiVO4 aplicado na fotossíntese artificial sob luz solar

Processo: 19/15434-2
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de janeiro de 2020 - 31 de dezembro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Convênio/Acordo: CONFAP - Conselho Nacional das Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa
Pesquisador responsável:Renato Vitalino Gonçalves
Beneficiário:Renato Vitalino Gonçalves
Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Materiais nanoestruturados  Energia solar  Semicondutores  Fotocatálise  Pulverização catódica  Fotossíntese artificial 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Energia Solar | fotocatalise | fotossíntese artificial | Nanomateriais | Pulverização Catódica | Semicondutor | Física de superfícies

Resumo

Relatórios internacionais apontam que combustíveis fósseis sofrerão uma redução dramática de suas reservas no próximo século e para mitigar as consequências da dependência energética dos combustíveis fósseis é importante desenvolver processos e tecnologias que aumentem a geração de energias a partir de fontes renováveis. Dentro deste contexto, a produção de H2 pela quebra da molécula da água através da fotossíntese artificial utilizando luz solar e um semicondutor é certamente uma das formas mais promissoras de se produzir energia limpa. Este projeto visa promover os processos fotoquímicos movidos à energia solar utilizando BiVO4 como fotocatalisador para simular a fotossíntese natural e gerar energia. O semicondutor BiVO4 é um dos poucos materiais que apresenta características promissoras para realizar a reação da fotossíntese artificial de forma eficiente, pois tem valores teóricos de fotocorrente de 7,6 mA.cm2 e eficiência de conversão (STH) de 9,3%, que são ideais para aplicações em larga escala. No entanto, os melhores resultados obtidos com o BiVO4 ainda estão abaixo desses valores teóricos devido algumas limitações e problemas associados a rápida recombinação de portadores de cargas e curto transporte eletrônico na superfície, que precisam ser superados para elevar sua eficiência em patamares mais próximos aos valores teóricos. Para melhorar as propriedades de transporte eletrônico, aqui propomos metodologias de sínteses; solvotermal assistida por líquido iônico, método de Pecchini, pulverização catódica e integração dessas metodologias para obter o melhor fotoanodo de BiVO4. Com expectativa de desenvolvimento de tecnologias inovadoras, esta proposta apresenta elementos sinérgicos que combinam expertises científicas distintas e complementares dos pesquisadores envolvidos, fazendo com que a proposta seja viável e promissora para desenvolver dispositivos a base de BiVO4 com propriedades adequadas para a produção de H2 via fotossíntese artificial, além da formação e treinamento de pessoal em novas áreas, bem como a conscientização pública nacional, com intuito de beneficiar a economia e o meio ambiente dos estados de São Paulo, Rio Grande do Sul e do Brasil como um todo. (AU)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
GOMES, LUIZ E.; NOGUEIRA, ADAILTON C.; DA SILVA, MARCIO F.; PLACA, LUIZ F.; MAIA, LAURO J. Q.; GONCALVES, V, RENATO; ULLAH, SAJJAD; KHAN, SHERDIL; WENDER, HEBERTON. Enhanced photocatalytic activity of /Pt/PtOx photocatalyst: The role of Pt oxidation state. Applied Surface Science, v. 567, . (19/15434-2)
ROSA, WASHINGTON S.; RABELO, LUCAS G.; TIVERON ZAMPAULO, LUIS GUSTAVO; GONCALVES, RENATO, V. Ternary Oxide CuWO4/BiVO4/FeCoOx Films for Photoelectrochemical Water Oxidation: Insights into the Electronic Structure and Interfacial Band Alignment. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 14, n. 20, p. 12-pg., . (19/18724-1, 19/15434-2, 17/18716-3)
KHAN, NIQAB; WOLFF, ROGERIO NUNES; ULLAH, HAMEED; CHACON, GUSTAVO J.; SANTA ROSA, WASHINGTON; DUPONT, JAIRTON; GONCALVES, RENATO VITALINO; KHAN, SHERDIL. Ionic liquid based dopant-free band edge shift in BiVO4 particles for photocatalysis under simulated sunlight irradiation. MATERIALS ADVANCES, v. 3, n. 16, p. 11-pg., . (19/15434-2)

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