Heterojunções em filmes finos funcionais para produção de hidrogênio via fotoeletrocatálise

Página do item simplificado
dc.contributor.advisorMatos, Roberto de
dc.contributor.authorOliveira, Mauricio Rocha e Silva Carias de
dc.contributor.bancaLa Porta, Felipe de Almeida
dc.contributor.bancaSpagnolo, Emerson Marcelo Girotto
dc.contributor.coadvisorUrbano, Alexandre
dc.coverage.extent97 p.
dc.coverage.spatialLondrina - PR
dc.date.accessioned2025-10-31T13:19:54Z
dc.date.available2025-10-31T13:19:54Z
dc.date.issued2025-08-26
dc.description.abstractO hidrogênio é um recurso versátil e de grande importância para a indústria, podendo ser encontrado de forma livre em reservatórios de petróleo, ou obtido a partir de diversas matérias-primas. Na indústria existem diversas rotas para a obtenção de hidrogênio, destacando-se o water splitting, na qual se utiliza energia para decompor a água em hidrogênio e oxigênio. Para a reação ocorrer, deve-se ceder uma quantidade mínima de energia, ou catalisar utilizando semicondutores que possuam fronteiras de banda adequadas para as reações redox. No entanto, existem problemas inerentes, como a recombinação do par elétron-lacuna fotogerado ou a baixa mobilidade dos portadores de carga, limitando suas aplicações. Para contornar este problema aplicam-se heterojunções, para promover um aumento na densidade de portadores de carga e melhorar a absorção no visível. O objetivo deste trabalho é, portanto, fabricar eletrodos heteroestruturados a partir dos materiais semicondutores BiVO4, CuO e WO3 utilizando técnicas simples, visando obter a melhor eficiência fotocatalítica para water splitting. Os fotoeletrodos foram caracterizados estrutural e eletroquimicamente por difração de raios-X, fluorescência de raios-X e microscopia eletrônica de varredura, e por técnicas voltamétricas, cronoamperometria e determinação da energia de gap para avaliar suas propriedades. O fotoeletrodo com três camadas CuO/WO3/BiVO4 – CuO/WO/BVO 5 h – apresentou o melhor desempenho foto(eletro)catalítico, com densidade de fotocorrente de 0,4 mA.cm-2 em 1,1 V vs. Ag/AgCl (KCl sat.). Este fotoanodo, constituído por uma combinação de esquema-Z e heterojunção tipo II, promoveu uma elevada geração de portadores de carga, com baixa taxa de recombinação. Esses resultados indicam que o material possui grande potencial para aplicação na produção sustentável de hidrogênio via water splitting, destacando-se por seu baixo custo e baixa toxicidade
dc.description.abstractother1Hydrogen is a versatile, very important resource in industry, which may be readily found in nature, in petroleum pits, or be synthesized from other materials. Therefore, green or sustainable synthesis route is a topic to be searched after. In industry, there are many different routes, from which water splitting stands out. In such a process energy is required to decompose water molecules into hydrogen and oxygen. However, a minimum energy threshold is required, either given by applying an external potential, or by employing a semiconductor with adequate band edges to promote redox reactions. Nevertheless, there are inherent problems, such as electron-hole pair recombination, in addition of poor charge carrier mobility, limiting such applications. In order to solve these issues, heterojunctions, which can be described as a combination of two or more semiconductors can be used to contour such limitations, by improving the density of charge carriers, or enhancing visible light absorption. This work’s main objective is, therefore, to make heterostructured electrodes from the semiconductor oxides BiVO4, CuO and WO3, by using simple synthesis techniques, in order to obtain the best photocatalytic efficiency for water splitting. The photoelectrodes were characterized structural and electrochemically by X-ray diffraction and scanning electron microscopy, as well as voltametric, chronoamperometric and gap energy measurements to assess their properties. The three-layered photoelectrode CuO/WO3/BiVO4 – CuO/WO/BVO 5 h has shown the best photo(electro)catalytic responses with photocurrent density of 0.4 mA.cm-2. In addition, this photoanode, constituted by a Z-scheme/type II heterojunction, resulted in a large charge carrier photogeneration, with a low recombination rate. Thereafter, these results show that this material have the potential for sustainable hydrogen production by water splitting, standing out because of their low cost and toxicity
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18975
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectHeterojunções
dc.subjectWater splitting
dc.subjectFotoeletrocatálise
dc.subjectSemicondutores
dc.subjectHidrogênio verde
dc.subjectFotocatálise
dc.subjectEletrodos
dc.subjectOxigênio
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsHeterojunctions
dc.subject.keywordsWater splitting
dc.subject.keywordsPhotoelectrocatalysis
dc.subject.keywordsSemiconductors
dc.subject.keywordsGreen hydrogen
dc.subject.keywordsPhotocatalysis
dc.subject.keywordsElectrodes
dc.subject.keywordsOxygen
dc.titleHeterojunções em filmes finos funcionais para produção de hidrogênio via fotoeletrocatálise
dc.title.alternativeFunctional thin film heterojunctions for hydrogen production via photoelectrocatalysis
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

Arquivos

Pacote Original
Agora exibindo 1 - 2 de 2
Imagem de Miniatura
Nome:
CE_QUI_Me_2025_Oliveira_Maurício_RSC.pdf
Tamanho:
4.3 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Texto completo. Id: 194219
Baixar
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
CE_QUI_Me_2025_Oliveira_Maurício_RSC_TERMO.pdf
Tamanho:
103.89 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Termo de autorização
Baixar
Licença do Pacote
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
555 B
Formato:
Item-specific license agreed to upon submission
Descrição:
Baixar

Coleções

02 - Mestrado - Química