Filmes finos de ZnFe2O4 com nanoestruturas de níquel depositadas por magnetron sputtering para fotossíntese artificial

• Autor(a) principal: Stein, Larissa dos Santos
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/279092
• topic: Ferritas; Hidrogênio; Fotoeletrocatálise; Zinc ferrite; Hydrogen; Photoelectrocatalysis

O aumento das temperaturas globais e as crises ambientais têm impulsionado a procura de soluções energéticas sustentáveis, como o hidrogênio verde produzido a partir da água usando um sistema fotoeletroquímico (PEC). Recentemente, a ferrita de zinco (ZnFe2O4 ) recebeu foco como promissor candidato a fotoeletrodo na produção de H2 , sendo um material abundante, de baixo custo, não tóxico e com boa estabilidade química. Para otimizar a fotocorrente da ferrita de zinco, é necessário sintetizá-la de forma a reduzir a taxa de recombinação dos pares elétron-buraco e melhorar o transporte e a separação de carga. A adição de co-catalisadores, como nanopartículas de NiOx (óxido de níquel), pode aumentar essa fotocorrente, tornando o processo mais viável em larga escala. Neste trabalho, filmes finos de ZnFe2O4 foram sintetizados a partir de nanobastões de β-FeOOH obtidos sob substratos de FTO com posterior deposição de Zinco, seguido de calcinação. Além disso, foi empregado um tratamento térmico em atmosfera redutora (H2 ) para induzir vacâncias de oxigênio visando controlar a deposição de co-catalisadores. Co-catalisadores de NiOx foram depositados pelo processo de magnetron sputtering, utilizando diferentes tempos de deposição. A caracterização dos filmes foi realizada por Difração de Raios-X (DRX), espectroscopia na região do UV-Vis, Espectroscopia de Fotoelétrons excitados por Raios-X (XPS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e, para confirmar a presença do co-catalisador, Emissão de Raios-X Induzida por Partículas (PIXE). Para estimar a produção de H2 , foram realizadas medidas de Voltametria Linear (LSV). Filmes hidrogenados a 200 °C apresentaram maior densidade de fotocorrente devido à proporção adequada de vacâncias de oxigênio.