Fotoanodos heteroestruturados de BiVO4/V2O5 obtidos a partir da rea??o de estado s?lido entre o Bi2O3 e V2O5 para uso em c?lulas fotoeletroqu?micas de clivagem da ?gua

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos Neto, Antero Ricardo
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFVJM
Texto Completo: http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/handle/1/2728
Resumo: O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - Brasil (CAPES) - C?digo de Financiamento 001.
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spelling Santos Neto, Antero RicardoPereira, M?rcio C?sarVel?squez Pi?as, Jean AgustinSalom?o, Pedro Em?lio AmadorUniversidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)Pereira, M?rcio C?sar2021-12-23T14:38:59Z2021-12-23T14:38:59Z20212021-07-30SANTOS NETO, Antero Ricardo. Fotoanodos heteroestruturados de BiVO4/V2O5 obtidos a partir da rea??o de estado s?lido entre o Bi2O3 e V2O5 para uso em c?lulas fotoeletroqu?micas de clivagem da ?gua. 2021. 80 p. Disserta??o (Mestrado em Qu?mica) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Te?filo Otoni, 2021.http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/handle/1/2728O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - Brasil (CAPES) - C?digo de Financiamento 001.A gera??o de combust?veis por interm?dio da luz solar tem sido um dos principais desafios da sociedade moderna. A quantidade m?dia de energia solar que incide apenas na superf?cie dos desertos da Terra ? de aproximadamente 7,7 mil TW, assim, trata-se de um recurso alta incid?ncia, inesgot?vel e, por ser de origem natural, oferece impactos m?nimos ao meio ambiente. A tecnologia que governa a convers?o da energia solar ? a fotovoltaica e, na atualidade, ganha destaque a utiliza??o de dispositivos espec?ficos, como as c?lulas fotoeletroqu?micas ou PEC (Photoelectrochemical cell); sobretudo por quest?es econ?micas, uma vez que seu funcionamento baseia na coleta de luz solar por interm?dio de um semicondutor que ser? capaz de realizar a clivagem da ?gua. Nesse sentido, o trabalho tem como objetivo a produ??o de fotoanodos eficientes ? base de BiVO4 e V2O5 (tendo como precursores o Bi2O3 e V2O5) por meio da t?cnica drop coating, puros e heterojun??es, para a rea??o de oxida??o da ?gua. As propriedades morfol?gicas foram avaliadas por microscopia eletr?nica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS), espectroscopia Raman, difratometria de raios-X (DRX) e reflect?ncia difusa (DRS) acoplado ao espectrofot?metro UV-vis. J? os desempenhos fotoeletroqu?micos foram avaliados por meio das t?cnicas como: voltametria c?clica e linear, cronoamperometria, medidas de potencial de circuito aberto (OCP), imped?ncia potenciost?tica e teste de estabilidade. Foi avaliado a produ??o de densidade de corrente em uma c?lula fotoeletroqu?mica de um compartimento em tr?s eletr?litos distintos Na2SO4, NaHCO3 e Na2SO3, ambos a 1M. No escuro, o fotoanodo formado pela sobreposi??o da camada de V2O5 sobre a camada de Bi2O3 (1-Bi2O3/2-V2O5) produziu densidades de correntes de 0,74; 2,10 e 0,81 mA cm-2 em 1,23 V vs. RHE no sulfato, carbonato e sulfito, respectivamente. Sob ilumina??o, as densidades de correntes aumentam significativamente para 6,81; 19,00 e 21,42 mA cm-2 em 1,23 V vs. RHE. Dentre todos os materiais estudados, essa heterojun??o (1-Bi2O3/2-V2O5) foi a que apresentou a maior atividade fotoeletroqu?mica, sobretudo pela forma??o do novo comp?sito, o BiVO4. Os padr?es DRX e espectros Raman mostraram a forma??o das fases monocl?nicas para o Bi2O3 e BiVO4 e ortorr?mbica para o V2O5. Pelo refinamento de Rietveld obteve coeficiente de correla??o igual a 1,83. As imagens MEV comprovadas pelo EDS mostraram que as heterojun??es foram sintetizadas com sucesso e pela espectroscopia UV-vis. obteve-se band gap de 2,38 e 2,29 eV para o BiVO4 e V2O5, nesta ordem. O comp?sito BiVO4 obtido por heterojun??o mostrou-se bastante fotoativo e apresentou m?ximo HC-STH % (half-cell solar-to-hydrogen conversion efficiency) de 0,89% a 0,37 V vs. RHE. O 1-Bi2O3/2-V2O5 apontou pelo teste de estabilidade em 7200s que a amostra se estabiliza com densidade de corrente de 2,0 e 21,4 mA cm-2 no sulfato e sulfito, nesta ordem. Os resultados mostraram que a heterojun??o melhorou a separa??o e transporte de cargas, amenizando as recombina??es dos pares el?trons/buracos fotogerados. Finalmente, este conceito simples de PEC ? uma abordagem promissora e de baixo custo para promover a oxida??o da ?gua por meio da luz solar.Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2021-12-23T14:37:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) antero_ricardo_santos_neto.pdf: 3749631 bytes, checksum: 28725033a55cffd6ad34282cb0385d50 (MD5)Approved for entry into archive by Jos? 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The average amount of solar energy that focuses only on the surface of the Earth's deserts is approximately 7,7 thousand TW, so it is a high-incidence, inexhaustible resource and, as it is of natural origin, it has impacts on the environment. The technology that governs the conversion of solar energy is photovoltaic and, currently, the use of specific devices, such as photoelectrochemical cells or PEC (photoelectrochemical cell), is highlighted; especially for promotion, since its operation is based on the collection of sunlight through a semiconductor that will be able to cleave the water. In this sense, the work aims to produce efficient photoanodes based on BiVO4 and V2O5 (having Bi2O3 and V2O5 as precursors) through the drop coating technique, pure and heterojunctions, for the water oxidation reaction. The morphological properties were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS), Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and diffuse reflectance (DRS) coupled to a UV-vis. spectrophotometer. The photoelectrochemical performance was evaluated using techniques such as: cyclic and linear voltammetry, chronoamperometry, measurements of open circuit potential (OCP), potentiostatic impedance and stability test. The production of current density in a photoelectrochemical cell of a district was evaluated in three different electrolytes Na2SO4, NaHCO3 and Na2SO3, both at 1M. In the dark, the photoanode formed by superimposing the V2O5 layer over a Bi2O3 layer (1-Bi2O3/2-V2O5) produced current densities of 0,74; 2,10 and 0,81 mA cm-2 at 1,23 V vs. RHE in the sulphate, carbonate and sulphite, respectively. Under illumination, as current densities increase full to 6,81; 19,00 and 21,42 mA cm-2 at 1,23 V vs. RHE. Among all the materials studied, this heterojunction (1-Bi2O3/2-V2O5) showed the highest photoelectrochemical activity, mainly due to the formation of the new composite, BiVO4. The XRD patterns and Raman spectra determine the formation of monoclinic phases for Bi2O3 and BiVO4 and orthorhombic phases for V2O5. By Rietveld refinement, he obtained a correlation coefficient equal to 1,83. SEM images confirmed by EDS showed that heterojunctions were successfully synthesized and by UV-vis. spectroscopy band gap of 2,38 and 2,29 eV were obtained for BiVO4 and V2O5, in that order. The BiVO4 composite obtained by heterojunction was very photoactive and presented maximum HC-STH % (half-cell solar-to-hydrogen conversion efficiency) of 0,89% at 0,37 V vs. RHE. The 1-Bi2O3/2-V2O5 showed by the stability test at 7200s that the sample stabilizes with current density of 2,0 and 21,4 mA cm-2 in the sulfate and sulfite, in that order. The results showed that the heterojunction improved the separation and transport of charges, smoothing the recombinations of the photogenerated electron/hole pairs. Finally, this simple PEC concept is a promising and cost-effective approach to promoting water oxidation through sunlight.porUFVJMA concess?o da licen?a deste item refere-se ao ? termo de autoriza??o impresso assinado pelo autor, assim como na licen?a Creative Commons, com as seguintes condi??es: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publica??o, autorizo a Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri e o IBICT a disponibilizar por meio de seus reposit?rios, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei n? 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permiss?es assinaladas, para fins de leitura, impress?o e/ou download, a t?tulo de divulga??o da produ??o cient?fica brasileira, e preserva??o, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessFotoanodos heteroestruturados de BiVO4/V2O5 obtidos a partir da rea??o de estado s?lido entre o Bi2O3 e V2O5 para uso em c?lulas fotoeletroqu?micas de clivagem da ?guainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisC?lulas fotoeletroqu?micasConvers?o de energiaVanadato de bismutoHeterojun??oWater splittingPhotoelectrochemical cellsEnergy conversionBismuth vanadateHeterojunctionreponame:Repositório Institucional da UFVJMinstname:Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)instacron:UFVJMTEXTantero_ricardo_santos_neto.pdf.txtantero_ricardo_santos_neto.pdf.txtExtracted texttext/plain119242http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/bitstream/1/2728/6/antero_ricardo_santos_neto.pdf.txt8454bbaa80ac1887979877060951bfdeMD56LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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