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Atividade fotocatalítica de semicondutores multifuncionais: influência da morfologia e injeção de elétrons

Processo: 19/01732-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2019
Situação:Interrompido
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Miguel Angel San Miguel Barrera
Beneficiário:Amanda Fernandes Gouveia
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/23891-6 - Modelagem computacional da matéria condensada, AP.TEM
Assunto(s):Química teórica   Química computacional   Materiais   Semicondutores (físico-química)   Tungstênio   Molibdato   Fotocatálise

Resumo

Os fotocatalisadores, tradicionalmente semicondutores, são considerados uma tecnologia promissora para novos e poderosos sistemas de armazenamento de energia, que são essenciais para processos que vão da purificação a separação de água, filtração de ar, esterilização de instrumentos cirúrgicos, e armazenamento de energia óptica para conduzir reações químicas. O mecanismo de armazenamento de energia nesses materiais ainda não é completamente entendido devido aos mecanismos moleculares complexos na escala atomística. Explorar os processos em nanoescala fornece conhecimentos fundamentais e completos necessários para melhorar o desempenho de tais dispositivos. Para examinar a atividade fotocatalítica em profundidade e melhorar os materiais para a próxima geração de catalisadores, é necessária uma resolução quase atômica. O desempenho e as principais propriedades eletrônicas dos semicondutores são ditados pela interação entre a química da superfície e a morfologia, cuja manipulação inspirou pesquisadores experimentais e teóricos. Como a maioria das propriedades físicas e químicas dos semicondutores depende da forma, a caracterização e o controle não apenas do tamanho, mas também da morfologia das (nano) partículas, tem importância fundamental na nanociência e na nanotecnologia. Desta forma, o estudo do efeito sobre as propriedades dos materiais em função do crescimento das nanopartículas nas superfícies após a injeção de elétrons é muito importante, pois envolve as alterações das propriedades físicas e químicas correspondentes aos efeitos estruturais de ordem-desordem. Nas últimas décadas, a modelagem molecular foi estabelecida como uma técnica valiosa para revelar conhecimentos fundamentais sobre os problemas no nível atomístico. Os estudos teóricos não só captam os efeitos geométricos e eletrônicos sobre a atividade fotocatalítica, mas também são capazes de explicar e racionalizar os dados experimentais. Em particular, os valores das energias de superfícies, obtidos pelos cálculos de primeiros princípios, em combinação com o modelo de construção de Wulff fornecem relações profundas entre estrutura-função baseadas na modelagem atomística na análise morfológica, destacando a importância da química teórica na ciência dos materiais e na nanotecnologia. Neste projeto de pesquisa, apresentamos um trabalho teórico-experimental, visando estudar os tungstatos (BaWO4 e Ag2WO4) e molibdatos (BaMoO4 e Ag2MoO4) por meio de técnicas teóricas e experimentais. No processo de síntese, o objetivo principal será o controle da morfologia, tamanho de partícula e organização estrutural. Utilizando cálculos avançados de primeiro princípio, seremos capazes de analisar as propriedades eletrônicas e estruturais desses materiais de tungstatos e molibdatos, no nível de bulk e de superfície. Os resultados esperados fornecerão uma compreensão dos critérios que garantem a existência, estabilidade e atividade de uma determinada configuração de átomos no material que tem relevância fundamental na química e na ciência dos materiais, bem como para encontrar uma correlação entre a morfologia/injeção de elétron e atividade fotocatalítica. (AU)

Matéria(s) publicada(s) em Outras Mídias (1 total):
ID News: Pesquisadores do CDMF demonstram aplicabilidade dos poliformos de tungstato de prata em materiais fotocatalíticos e antibacterianos (18/Fev/2021)

Publicações científicas (8)
(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)
ASSIS, MARCELO; DE FOGGI, CAMILA CRISTINA; TEODORO, VINICIUS; DE CAMPOS DA COSTA, JOAO PAULO; SILVA, CARLOS EDUARDO; ROBELDO, THAIANE; CAPERUCCI, PRISCILA FERNANDA; VERGANI, CARLOS EDUARDO; BORRA, RICARDO CARNEIRO; SORRIBES, IVAN; GOUVEIA, AMANDA FERNANDES; SAN-MIGUEL, MIGUEL ANGEL; ANDRES, JUAN; LONGO, ELSON. Surface-dependent photocatalytic and biological activities of Ag2CrO4: Integration of experiment and simulation. Applied Surface Science, v. 545, APR 15 2021. Citações Web of Science: 0.
DE SOUSA, P. B.; GOUVEIA, A. F.; SCZANCOSKI, J. C.; NOGUEIRA, I. C.; LONGO, E.; SAN-MIGUEL, M. A.; CAVALCANTE, L. S. Electronic structure, optical and sonophotocatalytic properties of spindle-like CaWO4 microcrystals synthesized by the sonochemical method. Journal of Alloys and Compounds, v. 855, n. 1 FEB 25 2021. Citações Web of Science: 0.
GOUVEIA, AMANDA F.; GRACIA, LOURDES; LONGO, ELSON; SAN-MIGUEL, MIGUEL A.; ANDRES, JUAN. Modulating the properties of multifunctional semiconductors by means of morphology: Theory meets experiments. COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE, v. 188, FEB 15 2021. Citações Web of Science: 0.
ASSIS, MARCELO; ADOLFO PONCE, MIGUEL; FERNANDES GOUVEIA, AMANDA; SOUZA, DANIELE; DE CAMPOS DA COSTA, JOAO PAULO; TEODORO, VINICIUS; GOBATO, YARA GALVAO; ANDRES, JUAN; MACCHI, CARLOS; SOMOZA, ALBERTO; LONGO, ELSON. Revealing the Nature of Defects in alpha-Ag2WO4 by Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy: A Joint Experimental and Theoretical Study. Crystal Growth & Design, v. 21, n. 2, p. 1093-1102, FEB 3 2021. Citações Web of Science: 0.
ALVAREZ-ROCA, ROMAN; GOUVEIA, AMANDA FERNANDES; DE FOGGI, CAMILA CRISTINA; LEMOS, PABLO SANTANA; GRACIA, LOURDES; DA SILVA, LUIS FERNANDO; VERGANI, CARLOS EDUARDO; SAN-MIGUEL, MIGUEL; LONGO, ELSON; ANDRES, JUAN. Selective Synthesis of alpha-, beta-, and gamma-Ag2WO4 Polymorphs: Promising Platforms for Photocatalytic and Antibacterial Materials. Inorganic Chemistry, v. 60, n. 2, p. 1063-1080, JAN 18 2021. Citações Web of Science: 0.
PENHA, M. D.; GOUVEIA, A. F.; TEIXEIRA, M. M.; DE OLIVEIRA, R. C.; ASSIS, M.; SAMBRANO, J. R.; YOKAICHYA, F.; SANTOS, C. C.; GONCALVES, R. F.; LI, M. SIU; SAN-MIGUEL, M. A.; ANDRES, J.; LONGO, E. Structure, optical properties, and photocatalytic activity of alpha-Ag2W0.75Mo0.25O4. Materials Research Bulletin, v. 132, DEC 2020. Citações Web of Science: 0.
TRENCH, ALINE B.; MACHADO, THALES R.; GOUVEIA, AMANDA F.; FOGGI, CAMILA C.; TEODORO, VINICIUS; SANCHEZ-MONTES, ISAAC; TEIXEIRA, MAYARA M.; TRINDADE, LETICIA G.; JACOMACI, NATALIA; PERRIN, ANDRE; PERRIN, CHRISTIANE; AQUINO, JOSE M.; ANDRES, JUAN; LONGO, ELSON. Rational Design of W-Doped Ag3PO4 as an Efficient Antibacterial Agent and Photocatalyst for Organic Pollutant Degradation. ACS OMEGA, v. 5, n. 37, p. 23808-23821, SEP 22 2020. Citações Web of Science: 0.
TEIXEIRA, MAYARA MONDEGO; GOUVEIA, AMANDA FERNANDES; DE SOUSA, ALEXSANDRO GAMA; DA SILVA, LUIS FERNANDO; DE OLIVEIRA, REGIANE CRISTINA; SAN-MIGUEL, MIGUEL A.; LI, MAXIMO SIU; LONGO, ELSON. Unraveling the Photoluminescence Properties of the Sr10V6O25 Structure through Experimental and Theoretical Analyses. Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 27, p. 14446-14458, JUL 9 2020. Citações Web of Science: 0.

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