Nickel-modified polymeric carbon nitride for improving TiO2-based photoanode: photoelectrocatalytical evaluation and mechanistical insights

Autor(es)

Blaskievicz, S. F. ; Santos, H. L. S. ; Teixeira, I. F. ; Bott-Neto, J. L. ; Fernandez, P. S. ; Mascaro, L. H.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MATERIALS TODAY NANO; v. 18, p. 12-pg., 2022-06-01.

Resumo

Here, we report for the first time the synthesis of a TiO2-based photoanode containing nickel-modified poly (heptazine imide) (Ni-PHI), a polymeric carbon nitride, as well as its application for the methanol oxidation reaction (MOR) under solar simulated and UV illumination. The photoanode was obtained initially as a thin film and the photocurrent response was evaluated in solutions containing Na2SO4 and methanol. For the MOR under illumination in an acidic medium, an optimal composition of the catalyst was found depositing 30-layers of TiO2-Ni-PHI, which yielded a photocurrent of 11 mA cm(-2) using UV radiation. The material also showed excellent stability, with a decay of approximately 5% of the photo current after 100 min. The improvement in the performance with Ni-PHI is likely due to the formation of a heterojunction between TiO2 and the graphitic carbon nitride, while nickel sites act through a co catalysis process possibly driven by in situ generation of nickel active species for MOR like Ni(OH)(2)| NiOOH. Finally, mechanistic insights into in situ infrared Fourier transform spectroscopy showed that TiO2-Ni-PHI can selectively oxidize methanol to formaldehyde in the dark, while under the irradiation of UV light, the oxidized products are CO2 and formic acid, a product with high added value. (C) 2022 Elsevier Ltd. All rights reserved. (AU)

• Processo FAPESP: 19/07449-0 - Para uma compreensão geral do efeito dos adátomos do bloco p na eletrooxidação de polióis sobre platina em médio alcalino
• Beneficiário: Pablo Sebastián Fernández
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/16401-8 - Fotocatalisadores e fotoeletrodos para obtenção de combustíveis renováveis
• Beneficiário: Lucia Helena Mascaro Sales
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 19/26860-2 - Síntese e modificação de filmes nanoestruturados de CuO/Ga2O4 e Cu2O/Ga2O4 aplicados na produção de H2 pela redução fotoeletroquímica da água
• Beneficiário: Hugo Leandro Sousa dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 20/14741-6 - Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos
• Beneficiário: Ivo Freitas Teixeira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país
• Beneficiário: Ana Flávia Nogueira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 18/20952-0 - Estudos fundamentais e aplicados sobre conversão eletroquímica álcoois e CO2
• Beneficiário: Pablo Sebastián Fernández
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular