Brasil

Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
DESENVOLVIMENTO DE LIGANTE INORGÂNICO NANOESTRUTURADO PARA PROCESSAMENTO CERÂMICO ECOLOGICAMENTE AMIGÁVEL
MAURICIO BATISTA DE LIMA
DISSERTAÇÃO
29/08/2013

Muitas pesquisas buscam o desenvolvimento de células fotoeletroquímicas (PEC’s) 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 PEC’s. 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.

.
Several studies seek the development of photoelectrochemical cells (PEC's) with the ability to efficiently convert solar energy into hydrogen through water photoelectrolysis. Recently, various strategies have been developed for manufacturing semiconductor materials intended for application as photoanodes in PEC's. In this context, this dissertation reports the production of thin films iron oxide on FTO conductive substrates by hydrothermal method for application as photoanode in photoelectrochemical devices. This methodology allowed the formation of homogeneously distributed vertically oriented nanorods film on the substrate, as illustrated by the images FEG-SEM microscopy. The films were thermically treated at different temperatures in order to obtain iron oxide’s hematite phase. XRD was only used for identification of hematite phase formation. For a more detailed study of the structural aspects of the nanostructures X-ray absorption spectroscopy at LNLS was used. This technique showed the presence of mixed phases in the sample treated at 390 °C, indicating that the pure hematite phase is only formed when the film is treated at temperatures above 450 °C. According the UV-vis spectra, the iron oxide films showed light absorption in visible region over the 400 and 550 nm range. The electrochemical characterizations suggest a mechanism for evolution of molecular oxygen from the adsorption of OH- species on the hematite electrodes surface. These electrodes were subjected to characterizations in the absence and presence of light using a simulated sunlight. Using the electrodes thermally treated at 450 and 530 °C, a catalytic current much lower than the one observed in the absence and the presence of light was observed. On the other hand, when the photoanodes treated at 390 °C were used, the values of photocurrents under illumination were 0.9 mA.cm-2 of 0.37 V and 3.0 mA.cm-2 at 0.6 V. These results are very promising and make this system an excellent alternative for application in photoelectrochemical devices for the generation of H2/O2.
.
1
64
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
MATERIAIS FUNCIONAIS
-

Banca Examinadora

HUMBERTO NAOYUKI YOSHIMURA
Sim
Nome Categoria
JULIANA MARCHI Docente
FERNANDO DOS SANTOS ORTEGA Participante Externo

Vínculo

CLT
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Não