Nanoestruturas de óxidos metálicos aplicadas em dispositivos fotoeletroquímicos

• Processo: 12/19926-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de fevereiro de 2013 - 31 de janeiro de 2015
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Flavio Leandro de Souza
• Beneficiário: Flavio Leandro de Souza
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais nanoestruturados Óxidos metálicos Propriedades elétricas Fotoeletroquímica Semicondutores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: filmes | fotoeletroquímica | nanoestruturas | óxidos metálicos | Nanomateriais para energia alternativa

Resumo

Esta proposta de pesquisa (FAPESP- auxílio regular a pesquisa) foi elaborada visando obter financiamento de atividades de pesquisa a serem desenvolvidas na Universidade Federal do ABC. O tema desta proposta de pesquisa é o estudo das propriedades de elétricas, eletroquímica (interface sólido-líquido) e fotoeletroquímicas de nanoestruturas de óxidos metálicos em escala manométricos sintetizados sobre substratos transparentes condutores (os quais serão chamados de eletrodos). As nanoestruturas serão sintetizadas por via úmida, com destaque ao processo hidrotermal convencional e métodos dos precursores poliméricos. A escolha das metodologias se refere à ausência de complexidade (aparatos sofisticados) e por seguirem o conceito da chamada "química verde" (baixo impacto ambiental). Como exemplo serão produzidos eletrodos de Fe2O3 (hematita), ZnO (Óxido de Zinco) e terão suas propriedades elétricas e eletroquímicas avaliadas. O sucesso do projeto estará relacionado ao impacto benéfico das nanoestruturas desenvolvidas quanto ao ganho na eficiência da conversão de energia solar em energia química oxigênio e hidrogênio molecular, que vai ao encontro da preocupação mundial na obtenção de fontes alternativas de energia limpa e renovável. Neste projeto, focaremos na discussão na caracterização elétrica e eletroquímica das nanoestruturas de óxido de ferro, zinco com intuito de compreender as propriedades de interface e de transporte desses semicondutores, então converter esse conhecimento em ganho na aplicação desses materiais na produção de hidrogênio a partir da fotoeletrólise da molécula de H2O (também conhecida como "fotossíntese artificial"). Como descrito e desenvolvido no primeiro projeto finalizado recentemente com auxilio da FAPESP as metodologias propostas para fabricação dos eletrodos tem por principio a escolha de semicondutores abundantes na natureza, baixa toxicidade podendo agregar baixo valor de produção em grande escala. Por fim, destacamos que o produto final obtido a partir desse material nanoestruturado é amplamente reconhecido como um importante vetor energético e/ou fonte limpa e renovável de energia, vital na alimentação de células combustíveis e sem grandes impactos ao meio ambiental. Estão sendo solicitados $ 127.703,93 (dólar) em material permanente (equipamento) e R$ 20.000,00 (reais) para a execução desta proposta, englobando recursos para Material de Consumo e serviços de manutenção. Os trabalhos experimentais serão conduzidos prioritariamente no Laboratório de Energia Alternativa e Nanomateriais da UFABC, mas também estão previstos trabalhos que envolvam a infraestrutura dos colaboradores que serão posteriormente identificados. (AU)

Publicações científicas

(7)

(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)

ARAUJO JUNIOR, EDGAR ALVES; NOBRE, FRANCISCO XAVIER; SOUSA, GIANCARLO DA SILVA; CAVALCANTE, LAECIO SANTOS; DE MORAIS CHAVES SANTOS, MARIA RITA; SOUZA, FLAVIO LEANDRO; ELIAS DE MATOS, JOSE MILTON. Synthesis, growth mechanism, optical properties and catalytic activity of ZnO microcrystals obtained via hydrothermal processing. RSC ADVANCES, v. 7, n. 39, p. 24263-24281, 2017. (12/19926-8)

CARVALHO-, JR., WALDEMIR M.; SOUZA, FLAVIO L.. Thermal enhancement of water affinity on the surface of undoped hematite photoelectrodes. SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS, v. 144, p. 395-404, JAN 2016. (13/05471-1, 12/19926-8, 11/19924-2, 13/07296-2)

CUNHA, DANIEL M.; ITO, NATHALIE M.; XAVIER, ALLAN M.; ARANTES, JEVERSON T.; SOUZA, FLAVIO L.. Zinc oxide flower-like synthesized under hydrothermal conditions. Thin Solid Films, v. 537, p. 97-101, JUN 30 2013. (12/19926-8, 11/18732-2)

CARVALHO, JR., WALDEMIR MOURA; VOLPATI, DIOGO; NUNES CARVALHO, VITOR A.; AROCA, RICARDO F.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; SOUZA, FLAVIO L.. Large-Area Plasmonic Substrate of Silver-Coated Iron Oxide Nanorod Arrays for Plasmon-Enhanced Spectroscopy. ChemPhysChem, v. 14, n. 9, p. 1871-1876, JUN 24 2013. (12/19926-8, 10/02464-6)

BELLIDO-AGUILAR, DANIEL ANGEL; TOFANELLO, ARYANE; SOUZA, FLAVIO L.; FURINI, LEONARDO NEGRI; LEOPOLDO CONSTANTINO, CARLOS JOSE. Effect of thermal treatment on solid-solid interface of hematite thin film synthesized by spin-coating deposition solution. Thin Solid Films, v. 604, p. 28-39, APR 1 2016. (12/19926-8, 11/19924-2, 13/07296-2)

DE CARVALHO, JR., WALDEMIR MOURA; SOUZA, FLAVIO LEANDRO. Recent advances on solar water splitting using hematite nanorod film produced by purpose-built material methods. Journal of Materials Research, v. 29, n. 1, p. 16-28, JAN 14 2014. (12/19926-8, 11/19924-2, 13/07296-2)

XAVIER, ALLAN MOREIRA; FERREIRA, FABIO FURLAN; SOUZA, FLAVIO LEANDRO. Morphological and structural evolution from akaganeite to hematite of nanorods monitored by ex situ synchrotron X-ray powder diffraction. RSC ADVANCES, v. 4, n. 34, p. 17753-17759, 2014. (12/19926-8, 11/19924-2, 08/10537-3)