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Uso de excitações plasmônicas para aprimoramento em eletrocatálise

Processo: 21/12793-1
Modalidade de apoio:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
Data de Término da vigência: 30 de abril de 2023
Área de conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Susana Inés Córdoba de Torresi
Beneficiário:Lucas Dias Germano
Supervisor: Prashant K. Jain
Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Instituição Anfitriã: University of Illinois at Urbana-Champaign, Estados Unidos  
Vinculado à bolsa:18/22845-6 - Nanoestruturas controladas a base de hidróxidos metálicos e metais nobres aplicadas na reação eletrocatalítica de desprendimento de oxigênio, BP.DD
Assunto(s):Eletroquímica   Eletrocatálise   Semicondutores   Fenômenos físicos
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:electrocatalysis | hot carriers | noble metal nanoparticles | photothermal heating | plasmonics | semiconductors | Eletroquímica

Resumo

Este projeto se propõe a estudar a influência do fenômeno de ressonância plasmônica de superfície localizada de nanopartículas de metais nobres suportadas em semicondutores na eletrocatálise. Esse fenômeno físico é causado pela interação entre os elétrons da banda de condução e a radiação eletromagnética incidente, desencadeando uma oscilação coletiva de cargas nas superfícies das nanopartículas. Considerando as aplicações tecnológicas energéticas, os portadores excitados, que são os elétrons e buracos excitados pela energia absorvida da luz, podem participar de transformações químicas, como a oxidação da água (uma das reações desafiadoras para implementação da tecnologia de célula a combustível de hidrogênio), e também impulsionar reação eletroquímica, conforme mostrado no Prof. Jain's e outros laboratórios. Na literatura, não está claro por qual mecanismo os portadores gerados plasmonicamente influenciam a eletrocatálise. Portanto, o principal interesse deste projeto é investigar e compreender a influência das excitações plasmônicas e, possivelmente, medir a contribuição de vários processos mecanísticos, incluindo pares elétron-buraco, aquecimento local e fotopotenciais. Para atingir este objetivo, os nanocatalisadores híbridos serão compostos por nanopartículas de metais nobres (Au NPs) apoiadas em semicondutores (Cu2O e MnO2) para um modelo de reação, como a Reação de Evolução de Oxigênio. (AU)

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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)
GERMANO, LUCAS DIAS; DE ANGELIS, LEONARDO DOMENICO; DE TORRESI, SUSANA INES CORDOBA. Plasmon-enhanced electrochemistry: A sustainable path for molecular sensing and energy production. CURRENT OPINION IN ELECTROCHEMISTRY, v. 43, p. 8-pg., . (18/22845-6, 20/15230-5, 21/00675-4, 21/08007-0, 21/12793-1)
GERMANO, LUCAS D.; DE ANGELIS, LEONARDO D.; BATISTA, ANA P. DE LIMA; DE OLIVEIRA-FILHO, ANTONIO G. SAMPAIO; DE TORRESI, SUSANA I. CORDOBA. Plasmon enhanced oxygen evolution reaction on Au decorated Ni(OH)2 nanostructures: The role of alkaline cations solvation. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 363, p. 11-pg., . (18/22845-6, 20/15230-5, 21/00675-4, 22/12043-5, 21/08007-0, 21/12793-1)
NOGUEIRA, JESSICA ALVES; GERMANO, LUCAS DIAS; DE ANGELIS, LEONARDO DOMENICO; DE TORRESI, SUSANA INES CORDOBA. The role of water and cations in shaping electrified interfaces: Insights from Raman and FTIR spectroscopy. CURRENT OPINION IN ELECTROCHEMISTRY, v. 52, p. 7-pg., . (21/00675-4, 21/08007-0, 23/16671-3, 18/22845-6, 21/12793-1, 24/09385-7)