Efeito de dopantes em nanoestruturas semicondutoras e seu impacto no desempenho fotocatalítico

Resumo

O uso de óxido de ferro como fotoânodos em células fotoeletroquímicas para geração de hidrogênio tem sido intensivamente estudado nos últimos anos. Neste sentido, um número significativo de grupos de pesquisa tem buscado novas metodologias de síntese para obtenção de nanoestruturas com diferentes morfologias com intuito de melhorar a eficiências desses dispositivos. Neste projeto de doutorado nanoestruturas de óxido de ferro na forma de bastões verticalmente orientadas sobre substratos condutores transparentes serão sintetizadas por um método que envolve condições hidrotérmicas. O foco principal desse projeto será compreender os parâmetros fundamentais que controlam o desempenho fotocatalítico da hematita produzida pelo método proposto. Ainda será estudada a influência de dopantes e deposição de pré-camadas (antes da camada principal de óxido de ferro) de compostos, tais como SnO2, TiO2 e SiO2, nas propriedades estruturais, morfológicas, físico-químicas e o desempenho fotocatalítico dos materiais modificados. Em estudos sobre esse sistema no grupo foi descoberto que a temperatura de tratamento térmico desempenha um papel importante nas propriedades do material, determinando o equilíbrio entre a morfologia desejada e a porcentagem de conversão da fase hidratada para a fase hematita. Mais recentemente, com uso de diferentes substratos como suporte das nanoestruturas bem como algumas modificações no método hidrotérmico tem resultado em fotoânodos com excelente desempenho fotocatalíticos. Assim, a compreensão desses novos resultados obtidos a partir de modificações no método de síntese (inserção de pré-camadas, dopantes e troca de precursores) serão essências para produzir materiais com propriedades e dispositivos com melhores e mais competitivo desempenho.