Efeitos da nanoarquitetura na conversão fotoeletroquímico de energia

Resumo

A fotólise da água seria um dos sistemas mais adequados do ponto de vista ambiental para produção de hidrogênio por poder utilizar uma energia limpa e ainda utilizando um reagente como a água que tem uma boa disponibilidade geográfica. Entretanto, este processo tem baixa eficiência devido aos problemas de absorção da radiação solar e do transporte de carga dentro do sistema. Desse modo, o estudo de estruturas em que há uma melhor eficiência deste processo é de grande importância e fundamental para que este processo possa ser utilizado industrialmente. Para isso o uso da nanoarquitetura onde se planeja minuciosamente a estrutura dos eletrodos que serão utilizados no processo é muito importante e pode permitir uma melhora significativa no desempenho dos materiais. Nesse caso o sistema pode ser desenhado camada por camada e o controle e conhecimento exato de sua nanoestrutura podem facilitar a compreensão do mecanismo de difusão e transporte de cargas nestes sistemas. Considerando o exposto acima, no plano de estudo aqui proposto pretende-se desenvolver e caracterizar materiais nanoestruturados para construção de fotoeletrodos que possuam uma arquitetura projetada de modo a melhorar os pontos críticos de atuação destes sistemas no processo de fotocatálise da água, ou seja, absorção da luz solar, eficiência de conversão, mecanismo de transporte de cargas, diminuição da recombinação de pares de elétrons buracos, etc. Pretende-se estudar o processo de fotólise da água empregando-se nanoestruturas mesoporosas de multicamadas de óxidos, tais como: Fe203 e TiO2. Estes óxidos poderão ser modificados com nanopartículas de íons metálicos (como Co2+, Ru3+ ou Ir3+). Ainda será feito um estudo de nanoarquitetura com a combinação destas multicamadas na fotoeletrólise da água. O sistema poderá ainda ser empregado na fotoeletrogeração de peróxido de hidrogênio e degradação de moléculas orgânicas. (AU)