Nona Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos

Estudo da atividade fotocatalítica de nanocubos de SrTiO3 em suspenção para a produção de hidrogênio solar

Não agendado

20m

Doutorado

Palestrante

Higor Andrade Centurion (USP)

Descrição

Combustíveis fosseis, por décadas vem sendo a principal fonte energética para impulsionar o nosso desenvolvimento tecnológico e social, contudo, existem grandes problemas intrínsecos a esta matriz energética, como esgotamento de suas reservas, mudanças climáticas e emissão de gases de efeito estufa. Diante desta alarmante situação, o hidrogênio, obtido por meio da quebra da molécula de água, por um mecanismo conhecido como fotossíntese artificial, é um importante candidato para contornar os problemas associados ao uso deste combustível.(1) Dentre os possíveis materiais que podem ser empregados neste processo, podemos destacar o SrTiO3 (STO), devido a sua estabilidade química, abundância dos elementos que compõe este material e a sua estrutura de bandas, que está posicionada de modo a propiciar a quebra da água em H2 e O2 de forma stequiométrica. Embora o STO tenha excelentes propriedades no que tange aos requisitos da fotossíntese artificial, é preciso destacar que existem ainda grandes desafios no emprego deste semicondutor, uma vez que seu elevado bandgap (~3.2 eV) limita a sua atividade fotocatalítica a região do ultravioleta, que corresponde a apenas 3% do espectro solar e em adição, também possui elevada taxa de recombinação do par elétron-buraco, reduzindo drasticamente sua eficiência fotocatalítica.(1-2) Sendo assim, este trabalho busca desenvolver estratégias para otimizar o processo de quebra da molécula de água, utilizando um sistema de suspenção de nanocubos de STO em meio aquoso A síntese do STO ocorreu pelo método de fluxo (3), sendo empregado o SrCO3, TiO2 e o SrCl2.6H2O como precursores na síntese deste material. A estrutura cristalina deste material foi investigada por meio da Difração de Raios X (DRX) e Espectroscopia Raman, enquanto a morfologia foi observada com o auxílio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), as propriedades químicas superficiais foram investigadas com o auxílio da Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS) e por fim, a estrutura eletrônica foi estudada com o auxílio da espectroscopia UV-Vis.

Referências

1 GONÇALVES,R. V. et al. Photocatalytic water splitting by suspended semiconductor particles. In: SOUZA, F. L.; LEITE, E. R. (Eds) Nanoenergy. Switzerland: Springer International Publishing, 2018.p. 107–140.
2 MELO, A. et al. Surface photovoltage measurements on a particle tandem photocatalyst for overall water splitting. Nano Letters, v. 18, n. 2, p. 805–810, 2018.
3 ZHAO, E. J. et al. Aluminum enhances photochemical charge separation in strontium titanate nanocrystal photocatalysts for overall water splitting. Journal Materials of Chemistry A, v.6, n. 33, p.16170–16176, 2018.