Estudo fotoeletroquímico de filmes finos nanoestruturados de óxidos metálicos: Aplicação na fotooxidação da água / Photoelectrochemical study of nanostructured thin films of metal oxides: Application in the photooxidation of water

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

13/02/2012

RESUMO

Muitas pesquisas buscam o desenvolvimento de células fotoeletroquímicas (PECs) capazes de converter eficientemente energia solar em hidrogênio por meio da fotoeletrólise da água. Recentemente, diversas estratégias têm sido desenvolvidas para fabricação materiais semicondutores destinados a aplicação como fotoanodos em PECs. Neste contexto, esta dissertação reporta a obtenção de filmes finos de óxido de ferro em substratos condutores de FTO por meio do método hidrotermal para aplicação como fotoanodo em dispositivos fotoeletroquímicos. Essa metodologia permite a formação de um filme com nanobastões orientados verticalmente sobre o substrato e distribuídos de forma homogênea no mesmo, como ilustrado pelas imagens de microscopia FEG-SEM. Os filmes obtidos foram submetidos a um tratamento térmico em diferentes temperaturas com o intuito de se obter a fase hematita do óxido de ferro. Por DRX foi identificado apenas à formação da fase hematita, entretanto, para um estudo mais detalhado dos aspectos estruturais das nanoestruturas foi usada à espectroscopia de absorção de raios X no LNLS. Essa técnica evidenciou mistura de fases na amostra tratada a 390 C, indicando que a fase hematita pura só é formada quando o filme é tratado em temperaturas superiores a 450 C. Conforme os espectros de UV-vis, os filmes de óxido de ferro apresentaram absorção de luz na região do visível no intervalo entre 400 e 550 nm. As caracterizações eletroquímicas sugerem um mecanismo para evolução de oxigênio molecular a partir da adsorção de espécies OH- na superfície dos eletrodos de hematita. Esses eletrodos foram submetidos a caracterizações na ausência e na presença de luz, utilizando um simulador de luz solar. Para os eletrodos tratados termicamente a 450 e 530 C foi observada uma baixa corrente catalítica tanto na ausência quanto na presença de luz. Por outro lado, quando se utilizou o fotoanodo tratado a 390 C, os valores de fotocorrentes sob iluminação foram de 0,9 mA.cm-2 em 0,4 V e 3,0 mA.cm-2 em 0,6 V. Estes resultados são muito promissores e fazem desse sistema uma excelente alternativa para aplicação em dispositivos fotoeletroquímicos destinados a geração de H2/O2.

ASSUNTO(S)

outros fotoeletroquímico photoelectrochemical

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