Efeito de nanopartículas metálicas nas propriedades fotoeletrocatalíticas de eletrodos de hematita

• Processo: 19/01977-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de junho de 2019
• Vigência (Término): 31 de janeiro de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Flavio Leandro de Souza
• Beneficiário: Aryane Tofanello de Souza
• Supervisor: Lionel Vayssieres
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Local de pesquisa: International Research Center for Renewable Energy (IRCRE), China
• Vinculado à bolsa: 16/01000-2 - Efeito de nanopartículas metálicas nas propriedades fotoeletrocatalíticas de eletrodos de hematita, BP.PD
• Assunto(s): Nanociência Nanopartículas metálicas Hematita Produção de hidrogênio Separação da água
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: hematite | photoelectric properties | plasmonic nanostructures | transient absorption spectroscopy | Water splitting | Nanociências

Resumo

Os fotoeletrodos de hematite (Fe2O3) são um candidato promissor para a produção de hidrogênio por meio da quebra da molécula da água devido ao seu band gap favorável, baixo custo e abundância na natureza. No entanto, sua fotoatividade é limitada pela baixa capacidade de absorção e mobilidade de portadores, pela cinética de oxidação lenta da água e pelo curto comprimento de difusão. Nanopartículas metálicas, como Au, Cu e Ag, exibem ressonâncias plasmônicas de superfície localizadas (LSPR) e são adequadas para melhorar as propriedades optoeletrônicas da hematita, em particular para filmes finos. Vários mecanismos têm sido propostos para explicar o aumento do desempenho fotoeletroquímico mediado pelo LSPR. O efeito sinérgico da combinação de fotoeletrodos de hematita modificada por nanopartículas metálicas é um passo importante para entender como a densidade de doadores é aumentada. No entanto, um dos principais problemas encontrados é a compreensão de cada mecanismo na interface de hematita / eletrólito modificado por nanopartículas metálicas nas reações de evolução de oxigênio. Para esclarecer as propriedades de transporte, a proposta deste estágio é avaliar a dinâmica de cargas fotogeradas por espectroscopia de absorção transiente (TAS), observando o mecanismo de transporte para fotoeletrodos de hematita pura e modificada e as implicações em suas interfaces. Os resultados obtidos serão diretamente aplicáveis a outros semicondutores com propriedades semelhantes à hematita e espera-se que sejam úteis na construção de outros fotoanodos otimizados, onde, por exemplo, a funcionalização de nanopartículas metálicas será combinada com dopagem e introdução de materiais nanoestruturados. (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)

TOFANELLO, A.; DIAO, Z.; DJATOUBAI, E.; SU, J. Z.; SHEN, S. H.; SOUZA, F. L.; VAYSSIERES, L.. Engineering hematite/plasmonic nanoparticle interfaces for efficient photoelectrochemical water splitting. Journal of Applied Physics, v. 128, n. 6, AUG 14 2020. (19/01977-4, 16/01000-2)

TOFANELLO, ARYANE; SHEN, SHAOHUA; DE SOUZA, FLAVIO LEANDRO; VAYSSIERES, LIONEL. Strategies to improve the photoelectrochemical performance of hematite nanorod-based photoanodes. APL Materials, v. 8, n. 4, APR 1 2020. (19/01977-4, 16/01000-2)