Nona Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos

Síntese e caracterização de nanotubos de hematita produzidos em aço carbono para fotossíntese artificial.

Não agendado

20m

Iniciação Científica

Palestrante

Sr. Lucas Rabelo (Universidade de São Paulo)

Descrição

Óxido de ferro (ou hematita) é um material semicondutor promissor para a fotossíntese artificial.(1)Com o intuito de melhorar a eficiência desse processo, nanoestruturas têm sido desenvolvidas e aplicadas; entre elas, os nanotubos destacam-se como os mais eficientes.(2) Neste trabalho, sintetizaram-se nanotubos de óxido de ferro através da anodização de aço carbono. Além do menor custo em comparação com o ferro ultrapuro (substrato normalmente utilizado nessa síntese), os materiais minoritários presentes na estrutura de aço carbono podem ser abordados como dopantes. Estudaram-se sistematicamente os parâmetros ideais para garantir a formação de nanotubos e a reprodutibilidade do processo. Uma vez anodizada, as amostras foram tratadas termicamente a 380 °C. Através da caracterização realizada por difração de raios-X e espectroscopia Raman, confirmaram-se a cristalização e presença majoritária de óxido de ferro no filme óxido. O potencial dos nanotubos em absorver na radiação ultravioleta e visível também foi abordado. Entretanto, os testes foto eletroquímicos (PEC) revelam uma densidade de fotocorrente muito baixa em comparação com trabalhos similares reportados na literatura, tornando o material inadequado para aplicações na fotossíntese artificial.(3) A morfologia dos nanotubos evidenciada pela microscopia eletrônica de varredura justifica esse comportamento, corroborando com a possível influência negativa dos dopantes da estrutura do aço carbono na geração de fotocorrente.

Referências

1 SIVULA, K.; LE FORMAL, F.; GRÄTZEL, M. Solar water splitting: progress using hematite (α‐Fe2O3) photoelectrodes. ChemSusChem v. 4, n. 4, p. 432-449, 2011.
2 KMENT, S. et al. Photoanodes based on TiO 2 and α-Fe 2 O 3 for solar water splitting–superior role of 1D anoarchitectures and of combined heterostructures. Chemical Society Reviews, v. 46, n. 12, p. 3716-3769, 2017.
3 DENG, H. et al. Iron oxide nanotube film formed on carbon steel for photoelectrochemical water splitting: effect of annealing temperature. Surface and Interface Analysis, v. 48, n. 12, p. 1278-1284, 2016.