Desenvolvimento de heterojunções hiperfinas a base de BiVO4 para reações fotoeletroquímicas

Resumo

O plano de atividade de bolsa de pós-doutorado propõe o estudo da deposição de filmes de vanadato de bismuto (BiVO4) sobre substrato de vidro condutor, e a formação de heterojunções hiperfinas para aumentar a estabilidade química em meio aquoso e acelerar a transferência de cargas na superfície. O material BiVO4 (BVO) é um semicondutor do tipo n com características estruturais e eletrônicas muito promissoras para reações de evolução de oxigênio (OER), tais como, estreita energia de bandgap (~2,4 eV), alto coeficiente de absorção, estabilidade química em potenciais em soluções com uma ampla faixa de pH. No entanto, BiVO4 sob iluminação em uma solução com pH próximo de neutro, pode se tornar instável, devido ao quase nível de Fermi de buracos sofrer mudanças para potenciais mais anódicos, e redefinir a estabilidade química do material. Neste projeto, iremos estudar a formação de fotoanodos de BiVO4 com alto controle de espessura e iremos investigar a estabilidade em uma ampla faixa de potencial de pH, com diferentes eletrólitos tamponados (borato, fosfato e citrato). Será realizado um estudo detalhado da formação de heterojunções hiperfinas (< 3nm) com camadas protetoras para a reação e evolução de oxigênio (OER). Por fim, após obtermos um sistema estável e de elevada atividade para OER, iremos utilizar o BiOV4 como fotoanodo em um dos lados da célula tandem, que será aplicado no sistema de geração de hidrogênio sem potencial externo (bias-free). Além do estudo da formação de fotoanodo estável, o candidato a bolsa PD fará estudos das propriedades eletrônicas dos materiais para a construção do diagrama de bandas de energia, utilizando técnicas avançadas de superfície, tais como XPS, UPS e Mott-Schottky.