Modificações superficiais de filmes finos nanoestruturados de sulfeto de cobre: uma nova estratégia para aprimorar a geração de gás hidrogênio e redução de dióxido de carbono

Resumo

O uso de combustíveis fósseis para fins energéticos libera uma quantidade substancial de gases poluentes na atmosfera, tais como o dióxido de carbono, que poderão resultar em uma série de implicações para o meio ambiente. Diante disso, estratégias urgentes precisam ser implementadas para explorar novas fontes de energia que sejam abundantes, renováveis, sustentáveis e com impacto ambiental reduzido. Dentre as fontes alternativas de energia, o sol se destaca como um candidato em potencial em razão de ser uma fonte de energia limpa, natural e abundante. Além disso, a energia solar é versátil, pois pode ser usada de diferentes maneiras, como a produção de energia química, isto é, combustíveis, em células fotoeletroquímicas. Tal sistema pode ser empregado para a geração de hidrogênio, o qual se destaca como um combustível limpo e sustentável, a partir da fotoeletrólise da água, ou ainda na geração de metanol, etanol, etc., a partir da redução do dióxido de carbono. A fim de promover a ocorrência de tais reações em células fotoeletroquímicas, diversos materiais semicondutores estão sendo estudados. Uma classe particular de semicondutores denominada de calcogenetos à base de enxofre, por exemplo, o sulfeto de cobre, vem ganhando notável atenção por seguir os princípios de química verde e ter desejáveis propriedades optoeletrônicas para aplicação em células fotoeletroquímicas. Nesse contexto, este projeto tem como objetivo obter filmes finos nanoestruturados de sulfeto de cobre por eletrodeposição e estudar as propriedades (foto)eletrocatalíticas dos mesmos para a geração de gás hidrogênio via (foto)eletrólise da água e de outros combustíveis via (foto)eletrorredução de dióxido de carbono. Com o objetivo de melhorar o desempenho (foto)eletroquímico dessas reações, propõe-se também a obtenção do sistema sulfeto de cobre/camada protetora/cocatalisador. A camada protetora será constituída de óxido de titânio(IV), enquanto que, o cocatalisador será o sulfeto de molibdênio. As propriedades físicas e químicas dos filmes de sulfeto de cobre antes e após modificações superficiais serão caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia Raman, espectroscopia por dispersão de energia de raios X, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e microscopia eletrônica de varredura. As propriedades optoeletrônicas serão avaliadas por espectroscopia na região do ultravioleta-visível-infravermelho próximo, experimentos (foto)eletroquímicos, espectroscopia de impedância eletroquímica e análises de Mott-Schottky. (AU)