Entendendo o transporte de carga nas interfaces de fotoeletrodos de hematita

• Processo: 17/25935-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 09 de abril de 2018
• Data de Término da vigência: 08 de abril de 2019
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Flavio Leandro de Souza
• Beneficiário: André Luiz Martins de Freitas
• Supervisor: Yat Li
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of California, Santa Cruz (UC Santa Cruz), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 14/11736-0 - Desenvolvimento de nanoestruturas de material inorgânico para conversão e armazenamento de energia solar, BP.DD
• Assunto(s): Extrusão Hematita Energia química Fotoeletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: hematite | photogenerated carriers dynamics and Interfaces | Física de superfície e semicondutores

Resumo

Os fotoeletrodos de hematita têm sido investigados, sendo um bom material para converter a luz solar em energia química por quebra da molécula de água. A ampla absorção nos comprimentos de onda da região do visível e a estabilidade termodinâmica em condições aquosas confere uma grande eficiência esperada para esta aplicação. No entanto, o pobre transporte eletrônico e o curto tempo de vida das cargas fotogeradas impedem de se obter uma melhor resposta fotoeletroquímica. Neste caso, o projeto de doutorado tem se dedicado a usar diferentes abordagens, para superar as limitações mostradas e produzir eletrodos de hematita com alto desempenho, por meio de algumas estratégias, tais como modificação de superfície e incorporação de vacâncias de oxigênio durante o tratamento térmico. A principal proposta é compreender as propriedades de transporte na interface sólido-sólido e na interface sólido-líquido. Ao longo dos anos, algumas características foram determinadas para hematita por medidas eletroquímicas e fotoeletroquímicas produzidos em síntese hidrotermal, assistida por radiação de micro-ondas. Um efeito sinergético do uso de atmosfera deficiente em oxigênio e modificação de superfície com elementos intermetálicos deu um passo importante no entendimento de como se aumenta a densidade dos doadores. Neste caso, um dos maiores problemas encontrados é a compreensão da interface de hematita/eletrólito para as reações de evolução de oxigênio. A fim de esclarecer as propriedades de transporte, a proposta para este estágio propõe-se a avaliar as dinâmicas de transporte de cargas fotogeradas usando a espectroscopia de absorção transiente (TA) observando um mecanismo de transporte de fotoeletrodos de hematita puros e modificados e as implicações nas interfaces. Esta proposta será importante para complementar o estudo feito até agora pelo aluno e seu grupo. (AU)

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)

FREITAS, ANDRE L. M.; TOFANELLO, ARYANE; SOUZA, FLAVIO L.; LI, YAT. Insights on Thickness-Dependent Charge Transfer Efficiency Modulated by Ultrasonic Treatment in Hematite Photoanodes. Journal of Physical Chemistry C, v. 125, n. 18, p. 9981-9989, MAY 13 2021. (17/11986-5, 14/11736-0, 17/25935-3)