Análise in situ de intermediários superficiais em fotoanodos de (W)BiVO4/WO3 utilizando uma abordagem combinada de microscopia de varredura eletroquímica

Resumo

Hidrogênio é considerado o combustível do futuro, por esta razão, o desenvolvimento de dispositivos capazes de gerar esta espécie é particularmente interessante. Dentre as estratégias possíveis para atingir este objetivo, o desenvolvimento de fotoanodos para o desproporcionamento fotoeletroquímicos da água, visando obter H2 e O2, utilizando luz solar como fonte de energia tem surgido como uma plataforma fundamental e atraente para criar energia renovável. Óxidos semicondutores tem sido largamente empregados no desenvolvimento deste tipo de dispositivo, com interesse especial naqueles que são capazes e absorver a componente visível do espectro eletromagnético, que compõe a porção majoritária da luz solar. Vanadato de Bismuto (BiVO4) e BiVO¬4 dopado com tungstênio (WBiVO4) são materiais extremamente promissores, devido a suas propriedades físico-químicas e baixa energia de band-gap (~ 2,4 eV). Óxido de tungstênio também é muito adequado, visto que exibe energia de band gap de aproximadamente 2,8 eV. Entretanto, estes dois materiais exibem propriedades que limitam sua aplicabilidade para o desproporcionamento fotoeletroquímico da água. Por outro lado, a heterojunção (W)BiVO4/WO3 exibe um efeito sinérgico que mitiga estas deficiências tornado este material quase ideal para o desproporcionamento fotoeletroquímico da água. Contudo, o mecanismo fotoeletroquímico parece ser dependente das propriedades da heterojunção, que afeta as espécies superficiais geradas durante a operação. Sendo assim, o presente projeto tem como objetivo elucidar as diferenças nos mecanismos fotocatalíticos das heterojunções de (W)BiVO4/WO3 com diferentes morfologias, quantidade de dopante e proporção BiVO4/WO3, utilizando condições in situ e in operando. Estes experimentos serão conduzidos utilizando microscopia de varredura eletroquímica (SECM) e titulação superficial por microscopia de varredura eletroquímica (SI-SECM) combinada a irradiação de luz e espectroscopia Raman. (AU)