Eletrodeposição e caracterização de filmes finos de Sb2Se3 e MSbxSey (M = Cu, Co, Ni, ou Zn) para aplicações na produção de hidrogênio e redução de CO2.

• Processo: 17/21365-8
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2018
• Situação: Interrompido
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Lucia Helena Mascaro Sales
• Beneficiário: Magno Barcelos Costa
• Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/07727-0 - Síntese e caracterização de heteroestruturas baseadas em SLG/Mo/Sb2Se3/CdS/ZnO/cocatalisador para aplicações fotoeletrocatalíticas, BE.EP.DR
• Assunto(s): Eletrodeposição Fotoeletroquímica

Resumo

Recentemente, o crescimento populacional e industrial desenfreado trouxe problemas diretamente relacionados ao aumento significativo no consumo de energia.Aproximadamente 85% deste consumo advêm da queima de combustíveis fósseis, trazendo,por consequência, a liberação e o acumulo de grande quantidade de CO2 na atmosfera,impulsionando o efeito-estufa e as mudanças climáticas. Logo, a falta do uso de fontesenergéticas renováveis e/ou limpas é um problema real e a busca por um desenvolvimentosustentável passa ser um desafio em pesquisas modernas. Nesse cenário, a energia solar temganhado muita atenção por se tratar de uma alternativa verde e inesgotável, cuja radiaçãopode ser aproveitada de diversas formas. Uma delas é a energia química, onde duas de suasprincipais finalidades são fortemente destacadas: o processo de fotoeletrólise da água na produção de H2(g) - um combustível limpo e com elevada capacidade calorífica - e aredução fotoeletroquímica de CO2 a compostos de interesse industrial - uma forma promissora de reciclagem do CO2. Como materiais utilizados nessa aplicação, houve um interesse ressurgente em semicondutores com baixa toxicidade, abundantes na Terra e de custo relativamente baixo. Portanto, calcogenetos binários e ternários baseados em cobre, como por exemplo, Sb2Se3 e CuSbSe2, respectivamente, hoje são considerados semicondutores importantes por mostrarem boas propriedades fotovoltaicas efotoeletroquímicas. Adicionalmente, de acordo com estudos associados à catálise da reaçãode evolução de hidrogênio, compostos com Co, Ni e Zn também demonstraram resultados positivos quanto a sua fotoatividade.Devido a estas circunstâncias, o presente trabalho propõe a obtenção de Sb2Se3 e MSbxSey (M = Cu, Co, Ni, ou Zn, para sistemas dopados e ternários) por meio da eletrodeposição na formação de fotocatôdos aplicados à produção de hidrogênio ou redução de CO2. Os filmes serão caracterizados quanto à sua morfologia, composição e estrutura cristalina por técnicas de microscopia eletrônica de varredura, energia dispersiva de raios X e difração de raios X, respectivamente; espectroscopia de UV-Vis e de impedância eletroquímica serão utilizadas para caracterizar propriedades optoeletrônicas, enquanto a fotocorrente dos filmes será avaliada por meio de caracterização fotoeletroquímica tanto na ausência quanto na presença de nanopartículas catalizadoras de Pt, MoS2 e WS2 decoradas sobre a superfícies dos filmes. Por fim, um eletrodo do tipo Sb2Se3(ou MSbxSey)/CdS/ZnO/nanopartículas catalíticas será fabricado e testade nas reações de produção de hidrogênio ou redução de CO2.

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)

COSTA, MAGNO B.; LUCAS, FRANCISCO W. S.; MEDINA, MARINA; MASCARO, LUCIA H.. All-Electrochemically Grown Sb2Se3/a-MoSx Photocathodes for Hydrogen Production: The Effect of the MoSx Layer on the Surface Recombination and Photocorrosion of Sb2Se3 Films. ACS APPLIED ENERGY MATERIALS, v. 3, n. 10, p. 9799-9808, OCT 26 2020. (17/12794-2, 12/10947-2, 17/11986-5, 17/21365-8, 13/07296-2, 18/16401-8)

COSTA, MAGNO BARCELOS; LUCAS, FRANCISCO W. S.; MASCARO, LUCIA HELENA. Improvement of electrodeposited Sb(2)Se(3)thin film photoelectroactivity by cobalt grain boundary modification. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 8, n. 27, p. 13742-13753, JUL 21 2020. (17/11986-5, 18/16401-8, 18/03156-5, 17/21365-8)

COSTA, MAGNO BARCELOS; LUCAS, FRANCISCO W. S.; MASCARO, LUCIA HELENA. Electrodeposition Conditions Effect Sb2Se3 Thin-Film Properties. CHEMELECTROCHEM, v. 6, n. 11, p. 2937-2944, JUN 3 2019. (18/16401-8, 17/11986-5, 17/21365-8, 13/07296-2, 18/03156-5)