Metal (Zn and W) doped BiVO4 decorated with FeMnOx and FeNiOx cocatalysts for photocatalytic applications

• Autor(a) principal: Khan, Niqab
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/271237
• topic: Síntese hidrotermal; Zinco; Tungstênio; Fotocatálise; Hydrothermal synthesis; Metal (Zn and W); BiVO4; Photocatalysis; FeMnOx and FeNiOx cocatalysts; RF-magnetron sputtering; Oxygen evolution

O vanadato de bismuto (BiVO4) tem sido considerado um fotocatalisador eficiente na quebra da molécula de água em processos fotocatalíticos e fotoeletroquímicos, mas, ainda assim, amostras desse material em sua forma pura demonstram alta recombinação de carga e baixa eficiência na transferência de carga. Um transporte de cargas fotogeradas eficiente na interface sólido-líquido, que resulta em uma maior fotoatividade, é crucial para o desempenho do dispositivo para aplicações em energia solar. A adição de dopantes metálicos e co-catalisadores são processos com potencial de suprimir a recombinação elétron-buraco. Particularmente, os co-catalisadores seletivos ao sítio ativo têm um grande potencial para suprimir os buracos da superfície do BiVO4. No entanto, a incorporação uniforme do cocatalisador na superfície do semicondutor também é desafiadora. Este estudo demonstra a deposição em uma etapa dos co-catalisadores bimetálicos seletivos do tipo p FeMnOx e FeNiOx pela técnica de RF-magnetron sputtering sobre o BiVO4 dopado com Zn e W. A adição dos co-catalisadores sobre o BiVO4 dopado resultou em um notável aumento na evolução fotocatalítica de O2. A evolução fotocatalítica de O2 das amostras de BiVO4 dopadas com Zn e W aumentou em comparação ao BiVO4 puro (93 μmol), sendo para o BiVO4 dopado com Zn de 134 μmol, enquanto para o BiVO4 dopado com W de 160 μmol, sob condições de irradiação solar (1.5 G) pelo período de 3 h. A adição dos co-catalisadores de FeMnOx e FeNiOx sobre o BiVO4 dopado com Zn e W aumentou ainda mais a atividade fotocatalítica, sendo de 181 μmol para BiVO4 dopado com W com adição de FeMnOx. A natureza do tipo p dos cocatalisadores bimetálicos FeMnOx e FeNiOx combinadas com o BiVO4, um material do tipo n, formam uma junção p-n, que é considerada importante para uma melhor transferência de carga e supressão da recombinação de carga. Este estudo oferece uma maneira fácil de aumentar a atividade fotocatalítica do BiVO4 pela adição de co-catalisadores bimetálicos depositados por RFmagnetron sputtering que atuam como supressores de buracos da estrutura de bandas, e que pode ser aplicado a muitos outros materiais para aplicações de energia.