Preparação e caracterização de compósitos de Nanopartículas de TiO2 e ZnO contendo materiais carbonáceos e sua aplicação em células solares

• Processo: 10/18656-1
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2011
• Vigência (Término): 31 de julho de 2014
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ana Flávia Nogueira
• Beneficiário: Andreia de Morais
• Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Nanotubos de carbono Dióxido de titânio Grafenos

Resumo

As células solares sensibilizadas por corante (DSSC, do inglês, dye-sensitized solar cells) têm atraído atenção nos últimos anos devido à promissora eficiência de conversão energética utilizando materiais baratos, baixo custo de produção e fácil preparação. Porém, muitos parâmetros desses dispositivos ainda podem e devem ser melhorados como, por exemplo, o transporte eletrônico que ocorre por difusão através do filme do óxido semicondutor (normalmente nanopartículas de TiO2). A utilização de materiais carbonáceos, como o grafeno e os nanotubos de carbono incorporados então no óxido semicondutor, é uma alternativa para melhorar e intensificar o transporte de elétrons, uma vez que esses materiais são reconhecidos por suas excelentes propriedades condutoras.Outro problema apresentado pelas células DSSC consiste na utilização de eletrólitos líquidos que pode ocasionar vazamentos, evaporação do solvente e diminuir a vida útil desses dispositivos. Dessa forma, a substituição do eletrólito líquido por materiais, polímeros ou moléculas condutoras de buraco (do inglês, hole transport materiais, inorgânicos ou orgânicos) é uma das alternativas que estão sendo investigadas e tidas como as mais promissoras.Neste contexto, a proposta deste projeto consiste em desenvolver células solares DSSC, onde o fotoeletrodo se baseia em nanocompósitos formados por materiais carbonáceos (grafeno ou nanotubos de carbono de parede múltiplas, MWCNT) e nanopartículas de óxidos semicondutores (TiO2 e ZnO) preparados por diversos métodos de síntese. Também serão estudadas células solares DSSC de estado sólido preparadas utilizando poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) como condutor de buracos e pequenas adições de íons lítio para monitorar a posição da borda de condução. Espera-se com esse estudo, investigar detalhadamente o papel dos materiais carbonáceos e do transportador de buracos nas propriedades cinéticas e de condução das células DSSC e sua relação com a eficiência desses dispositivos.

Publicações científicas

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(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)

RANGANATHAN, KAMALAKANNAN; MORAIS, ANDREIA; NONGWE, ISAAC; LONGO, CLAUDIA; NOGUEIRA, ANA F.; COVILLE, NEIL J. Study of photoelectrochemical water splitting using composite films based on TiO2 nanoparticles and nitrogen or boron doped hollow carbon spheres as photoanodes. JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS A-CHEMICAL, v. 422, n. SI, p. 165-174, OCT 2016. Citações Web of Science: 5.

MORAIS, ANDREIA; LONGO, CLAUDIA; ARAUJO, JOYCE R.; BARROSO, MONICA; DURRANT, JAMES R.; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Nanocrystalline anatase TiO2/reduced graphene oxide composite films as photoanodes for photoelectrochemical water splitting studies: the role of reduced graphene oxide. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 18, n. 4, p. 2608-2616, JAN 28 2016. Citações Web of Science: 35.

MORAIS, ANDREIA; ALVES, JOAO PAULO C.; LIMA, FRANCISCO ANDERSON S.; LIRA-CANTU, MONICA; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Enhanced photovoltaic performance of inverted hybrid bulk-heterojunction solar cells using TiO2/reduced graphene oxide films as electron transport layers. JOURNAL OF PHOTONICS FOR ENERGY, v. 5, MAR 12 2015. Citações Web of Science: 15.

BENEDETTI, J. E.; BERNARDO, D. R.; MORAIS, A.; BETTINI, JEFFERSON; NOGUEIRA, A. F. Synthesis and characterization of a quaternary nanocomposite based on TiO2/CdS/rGO/Pt and its application in the photoreduction of CO2 to methane under visible light. RSC ADVANCES, v. 5, n. 43, p. 33914-33922, 2015. Citações Web of Science: 27.

DE MORAIS, ANDREIA; LOIOLA, LIVIA M. D.; BENEDETTI, JOAO E.; GONCALVES, AGNALDO S.; AVELLANEDA, CESAR A. O.; CLERICI, JOAO H.; COTTA, MONICA A.; NOGUEIRA, ANA F. Enhancing in the performance of dye-sensitized solar cells by the incorporation of functionalized multi-walled carbon nanotubes into TiO2 films: The role of MWCNT addition. JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY, v. 251, p. 78-84, JAN 1 2013. Citações Web of Science: 21.

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

ANDREIA DE MORAIS. Preparação e caracterização de filmes compósitos contendo nanopartículas de TiO2 e óxido de grafeno reduzido para estudos da foto-oxidação da água e aplicação em células solares. 2015. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Química.