Síntese e modificação de filmes nanoestruturados de CuO/Ga2O4 e Cu2O/Ga2O4 aplicados na produção de H2 pela redução fotoeletroquímica da água

• Processo: 19/26860-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Lucia Helena Mascaro Sales
• Beneficiário: Hugo Leandro Sousa dos Santos
• 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): 21/08184-0 - Desvendando o efeito do tamanho e da composição sobre a atividade fotoeletrocatalítica de sistemas híbridos contendo CuO e nanopartículas plasmônicas, BE.EP.DR
• Assunto(s): Eletroquímica Fotoeletroquímica Materiais nanoestruturados Água Produção de hidrogênio Anodização Tratamento térmico Cobre
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: CuO | Cu2O | filmes nanoestruturados | fotoeletroquímica | Ga2O4 | Ga2O4 | produção de hodrogênio | redução da água | Eletroquimica

Resumo

Grande parte da energia primária consumida mundialmente é proveniente dos combustíveis fósseis. Entretanto, espera-se que a produção desses combustíveis atinja um pico e após decresça motivada pela depleção do petróleo. Nesse contexto, a utilização de energia solar tem ganhado bastante atenção por se tratar de uma fonte com elevada capacidade energética, renovável e limpa. Nesse cenário, a conversão de energia solar em energia química, utilizando tecnologias de baixo custo, como células fotoeletroquímicas (PECs), para produzir H2 (g) a partir da redução fotoeletroquímica de água vem sendo intensamente estudada. Levando em conta o que foi dito, o presente projeto propõe a obtenção de filmes nanoestruturados de CuO/Ga2O3 e Cu2O/Ga2O3 por métodos simples e baratos como anodização e/ou tratamento térmico de um substrato de cobre metálico para as camadas de CuO e Cu2O e spray pirólise e/ou Liquid-Phase Deposition (LPD) para a camada de Ga2O3. Os filmes obtidos serão aplicados como fotocatodos para produção de hidrogênio a partir da redução fotoeletroquímica da água. Além disso, como forma de melhoramento da atividade, estes filmes serão decorados com nanopartículas co-catalisadores de Pt e RuOx, e com co-catalisadores baseado em elementos abundantes como os fosfetos de metais de transição MPx (M = Ni, Co e Fe). Por último, se necessário, será estudado a aplicação de uma camada protetiva de TiO2 ou ZnO como forma de aumentar a estabilidade dos fotocatodos. Os filmes nanoestruturados serão caracterizados quanto à morfologia, composição e estrutura cristalina por técnicas de Microscopia Eletrônica De Varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X, espectroscopia Raman e Difração de Raios X (DRX), respectivamente. As propriedades optoeletrônicas serão caracterizadas pela determinação da energia de band gap ótico por meio de refletância difusa; ou quanto aos aspectos eletrônicos, determinando o potencial de banda plana, densidade de portadores e tipo do semicondutor utilizando por espectroscopia de impedância eletroquímica. As medidas fotoeletroquímicas serão realizadas no escuro e sob iluminação por meio de voltametria cíclica ou linear para determinação da densidade de fotocorrente e o potencial de partida (onset) dos filmes obtidos. (AU)

Publicações científicas

(6)

(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)

SALOMAO, ARTHUR CORRADO; DOS SANTOS ARAUJO, MILENY; DOS SANTOS, HUGO LEANDRO SOUSA; MEDINA, MARINA; MASCARO, LUCIA HELENA; ANDRADE JUNIOR, MARCOS ANTONIO SANTANA. owards Highly Efficient Chalcopyrite Photocathodes for Water Splitting: The Use of Cocatalysts beyond P. CHEMSUSCHEM, v. 14, n. 21, SEP 2021. (19/26860-2, 17/15144-9, 13/07296-2, 20/09000-7, 17/12794-2, 17/11986-5, 14/50249-8)

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