Brasil

Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
ESTUDO DAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE NANOESTRUTURAS DE ÓXIDO DE FERRO PARA APLICAÇÕES FOTOCATALÍTICAS
NATHALIE MINAKO ITO
DISSERTAÇÃO
08/10/2013

Nanoestruturas unidimensionais (1D) de óxido de ferro despertam grande interesse tecnológico devido a suas características fundamentais tais como excelente estabilidade em meio aquoso, abundância e baixo custo. Esse material já vem sendo utilizado para uma série de aplicações industriais como sensores, baterias de íons lítio, armazenagem e produção de energia. Neste trabalho foi estudado a formação e o crescimento das nanoestruturas 1D verticalmente alinhadas em relação ao substrato condutor transparente de óxido de estanho dopado com flúor (FTO). As nanoestruturas foram sintetizadas a partir de uma solução aquosa contendo seus precursores e variando o tempo de permanência da solução em condições hidrotermais. Os filmes preparados foram tratados termicamente em duas temperaturas diferentes (390 °C/ 1 hora e 750 °C/ 30 min) para a obtenção da fase hematita. A formação das nanoestruturas foi monitorada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), sendo possível observar logo nos primeiros 15 minutos de síntese a deposição dos primeiros núcleos de óxido de ferro. Pela técnica de voltametria linear foi investigado o desempenho eletroquímico, na presença e ausência de luz, dos substratos modificados com uma camada de óxido de ferro. Os filmes submetidos a tratamento térmico a 390 °C não mostraram resposta significativa de fotocorrente, enquanto os filmes tratados termicamente a 750 ºC apresentaram uma resposta significativa de densidade de corrente (~ 1,28 mA/cm2). O arranjo cristalográfico e a fase dos materiais sintetizados foram avaliados pela técnica de difração de raios X. Apenas para os filmes tratados termicamente a altas temperaturas foi encontrada a fase hematita pura com o plano (110) como sendo a direção preferencial de crescimento dos nanobastões. A fase pura do óxido de ferro (hematita) e o crescimento dos bastões na direção (110) que são responsáveis por maiores valores de condutividade nesse material são apontados como as principais razões do desempenho diferenciado dos filmes tratados a altas temperaturas.

Hematita, nanoestruturas, crescimento, fotoeletroquímica
One-dimensional (1D) hematite nanostructures have stimulated great technological interest due to its fundamental characteristics such as excellent stability in aqueous medium, abundance and low cost. This material has been used for a variety of industrial applications such as sensors, lithium ion batteries, energy production and storage. This work describes the formation of vertically aligned 1D nanostructures of iron oxide on the transparent conductor substrate (fluorine doped tin oxide - FTO). The nanostructured iron oxide films were synthesized from an aqueous solution containing precursors and varying the period which the solution remains under hydrothermal conditions. The as-prepared films were subjected to an additional thermal treatment for two different temperatures (390 °C/ 1 h and 750 °C/ 30 min) in order to obtain the hematite phase of iron oxide. The nanostructures formation was monitored by scanning electron microscopy (SEM) and the first nuclei of iron oxide deposited on the FTO substrate were observed after a short time of synthesis (~15 minutes). The linear voltammetry of substrates modified with hematite layer were conducted in order to investigate the photoelectrochemistry performance in presence and absence of light. For films heat treated at 390 °C no significant value of photocurrent density was observed, while films thermal treated at 750 ºC showed a very good photocurrent density response around 1,28 mA/cm2. The crystalline phase of iron oxide films were evaluated by X-ray diffraction technique. Pure hematite phase with nanorods vertically oriented on the substrate at (110) direction plane was obtained only for films thermal treated at high temperature (750 oC). Both characteristics are essential to obtain a very good photoelectrochemical performance and here were pointed as main reason for great photocurrent density compared with films heated treated at lower temperature.
Hematite, nanostructures, growth, photoelectrochemistry
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
MATERIAIS FUNCIONAIS
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Banca Examinadora

FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
Sim
Nome Categoria
FABIO HENRIQUE BARROS DE LIMA Participante Externo
LETICIE MENDONCA FERREIRA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 8
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Bolsa de Mestrado no País GM 15

Vínculo

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Não