Eletrodos de óxidos semicondutores para aplicação em células solares e na purificação de água por fotocatálise heterogênea

Resumo

A busca por um maior aproveitamento da energia solar tem motivado a investigação de novos materiais e dos processos envolvidos na sua conversão em eletricidade e em outras aplicações de interesse tecnológico e ambiental. A conversão da energia solar é obtida graças a um processo de separação de cargas que ocorre em semicondutores sob irradiação: de modo geral, um elétron é promovido para a banda de condução deixando uma lacuna com carga positiva na banda de valência. Baseadas neste mecanismo, células solares geram energia elétrica a partir da luz. Uma outra aplicação consiste na purificação de água por fotocatálise heterogênea (FH); a lacuna fotogerada produz o radical hidroxila, um poderoso oxidante que destrói poluentes orgânicos (um "processo oxidativo avançado"). Como a recombinação das cargas consiste no maior fator limitante para a eficiência deste processo, a aplicação de um potencial externo ao eletrodo semicondutor minimiza o problema e, consequentemente, o processo de FH eletroquimicamente assistido é muito mais eficaz. Fundamentados nestes princípios, os objetivos deste projeto incluem preparar e investigar as propriedades fotoeletroquímicas e fotocatalíticas de eletrodos semicondutores (titanatos, TiO2 com diferentes dopantes, TiO2/WO3 e TiO2/Fe2O3), pesquisar sua aplicação na montagem de células solares e utilizá-los em um sistema para purificação de água no qual eletrodos semicondutores são conectados a células solares. Será avaliado como a energia elétrica gerada pelas células solares afeta a cinética e aumenta a eficiência da reação de degradação dos poluentes. Pretende-se obter maior entendimento dos processos envolvidos e otimizar o sistema para viabilizar sua aplicação para remoção de poluentes persistentes, tais como hormônios, compostos fenólicos, corantes e pesticidas. (AU)