Desenvolvimento de fotoeletrodos baseados em filmes finos BVO para utilização em dispositivos na conversão de energia

• Autor(a) principal: Carmo, Éder José do
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29286; http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3626
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Célula fotoeletroquímica; Photoelectrochemical cell; Filmes finos; Thin films; pH; pH; Heteroestruturas; heteroestruturas

Uma célula fotoeletroquímica (PEC) é um dispositivo capaz de oxidar matéria orgânica de resíduos industriais, armazenar energia solar em ligações químicas na forma de H2, bem como também gerar eletricidade de maneira limpa. Portanto, o uso desse sistema se torna altamente atraente como um potencial substituto para os combustíveis fósseis. No entanto, a eficiência da PEC é grandemente determinada pela fase cristalina do material envolvido, fator este que afeta diretamente as propriedades físico-químicas e, portanto, a viabilidade de aplicação. O objetivo do presente trabalho foi investigar a influência do pH da solução de deposição para filmes finos à base de óxido de bismuto-vanádio (BVO). Um fotocatalisador foi preparado por um método alternativo e, consequentemente, depositado no substrato de óxido de estanho e índio (ITO) pela técnica de deposição spin-coating utilizando três soluções que foram denominadas como M e A (com pH ≈ 2), e B (com pH ≈ 8). As propriedades microestruturais, analisadas por microscopia eletrônica de varredura, revelaram a formação de ilhas nanoporosas com morfologia esponjosa. A partir das propriedades estruturais, investigadas por difração de raios-X e espectroscopia Raman, foram confirmadas as fases cristalinas, ligações químicas atômicas e sua posição espacial na estrutura cristalina. Por outro lado, a energia de bandgap das fases cristalinas, obtida por espectroscopia de refletância difusa, mostrou valores entre 2,4 e 2,9 eV, significando que os filmes podem ser excitados por luz visível. O desempenho fotoeletroquímico dos eletrodos foi avaliado sob irradiação de luz, observando-se maior fotoatividade para o fotoeletrodo B, principalmente na região anódica, obtendo uma densidade de fotocorrente de +74,6 μA/cm2 a 1,23 VERH, cerca de 20 vezes maior em comparação aos eletrodos M e A. Esses resultados revelam propriedades fotoeletroquímicas promissoras para a heteroestrutura formada no eletrodo B, e sua aplicação em dispositivos fotoeletroquímicos para produção de energia renovável.