Estudo fotoeletroquímico do CuBi2O4 modificado com cobalto para produção de hidrogênio via clivagem da água.
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Date
2018
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Abstract
Denominado de kusachiite, o mineral de p-CuBi2O4 (CBO) possui um band-gap óptico entre 1,5-1,8eV e uma densidade de fotocorrente teórica máxima de 19,7- 29,0 mA.cm-2, além das energias das bandas de valência e condução favoráveis à oxidação da água e consequente produção de hidrogênio. Todavia, a sua baixa densidade de fotocorrente e fotocorrosão (típica em óxidos) o impossibilita de ser empregado como fotocatodo para produção de energia. Dentre as técnicas de deposição utilizadas, a de spray pyrolysis mostrou-se a melhor para a obtenção de filmes mecanicamente estáveis e uniformes (qualidades essas imprescindíveis para se alcançar reprodutibilidade). Sintetizado in situ sobre o substrato de vidro FTO utilizando spray pyrolysis, variando condições como: solvente, tempo de calcinação, temperatura e espessura da camada depositada, fora alcançada uma densidade de fotocorrente superior à literatura (−2.5 mA.cm-2 a 0.6 V vs RHE em H2O2) 1. No entanto, a problemática da fotocorrosão persistiu, sendo necessário um estudo mais detalhado a respeito do transporte de cargas minoritárias à interface semicondutor-eletrólito. Este trabalho apresenta uma melhora na eficiência em correntes catódicas e instabilidade fotoquímica quando empregada a dopagem de Co2+. Nesses filmes preparados utilizando 3% de Co, não fora observada a fotorredução do material quando estudados em 0,5 M de Na2SO4 (pH~7), sob fonte de Xe (A.M 1,5G) a um potencial de -0,6V vs. Ag/AgCl, atingindo em média, uma densidade de fotocorrente igual a -2,5 mA.cm-2. Valor esse superior ao encontrado em outros trabalhos. Pode-se inferir que a dopagem do material utilizando Co mostrou-se uma alternativa para evitar a fotorredução. Espera-se que este trabalho contribua para o melhoramento da estabilidade do p-CuBi2O4 para aplicação em células fotoeletroquímicas.
Description
Programa de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Semicondutores, Hidrogênio
Citation
BRUZIQUESI, Carlos Giovani Oliveira. Estudo fotoeletroquímico do CuBi2O4 modificado com cobalto para produção de hidrogênio via clivagem da água. 2018. 101 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto, 2018.