O desenvolvimento de materiais catalíticos para serem utilizados como catodos visando o abaixamento do sobrepotencial para a produção de hidrogênio é um ponto bastante relevante nesta temática. Catalisadores para RDH a base de fosfetos como CoP e NiP tem sido estudados separadamente sobre substratos convencionais. Vale a pena notar, que esses catalisadores têm apresentado alta atividade catalítica para a RDH e exibem boa estabilidade sob condições de operação contínua em eletrólise. Como estes materiais tem se mostrado promissores, são de fácil síntese, abundantes e baratos, catalisadores de CoP e NiP serão desenvolvidos para serem empregados na RDH durante este projeto.(AU)

Grande parte da energia primária consumida mundialmente é proveniente dos combustíveis fósseis. Entretanto, espera-se que a produção desses combustíveis atinja um pico e após decresça motivada pela depleção do petróleo. Nesse contexto, a utilização de energia solar tem ganhado bastante atenção por se tratar de uma fonte com elevada capacidade energética, renovável e limpa. Nesse cenário, a conversão de energia solar em energia química, utilizando tecnologias de baixo custo, como células fotoeletroquímicas (PECs), para produzir H2 (g) a partir da redução fotoeletroquímica de água vem sendo intensamente estudada. Levando em conta o que foi dito, o presente projeto propõe a obtenção de filmes nanoestruturados de CuO/Ga2O3 e Cu2O/Ga2O3 por métodos simples e baratos como anodização e/ou tratamento térmico de um substrato de cobre metálico para as camadas de CuO e Cu2O e spray pirólise e/ou Liquid-Phase Deposition (LPD) para a camada de Ga2O3. Os filmes obtidos serão aplicados como fotocatodos para produção de hidrogênio a partir da redução fotoeletroquímica da água. Além disso, como forma de melhoramento da atividade, estes filmes serão decorados com nanopartículas co-catalisadores de Pt e RuOx, e com co-catalisadores baseado em elementos abundantes como os fosfetos de metais de transição MPx (M = Ni, Co e Fe). Por último, se necessário, será estudado a aplicação de uma camada protetiva de TiO2 ou ZnO como forma de aumentar a estabilidade dos fotocatodos. Os filmes nanoestruturados serão caracterizados quanto à morfologia, composição e estrutura cristalina por técnicas de Microscopia Eletrônica De Varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X, espectroscopia Raman e Difração de Raios X (DRX), respectivamente. As propriedades optoeletrônicas serão caracterizadas pela determinação da energia de band gap ótico por meio de refletância difusa; ou quanto aos aspectos eletrônicos, determinando o potencial de banda plana, densidade de portadores e tipo do semicondutor utilizando por espectroscopia de impedância eletroquímica. As medidas fotoeletroquímicas serão realizadas no escuro e sob iluminação por meio de voltametria cíclica ou linear para determinação da densidade de fotocorrente e o potencial de partida (onset) dos filmes obtidos. (AU)

Nos últimos anos, tem aumentado as pesquisas envolvendo o aperfeiçoamento de tecnologias para a produção de energia e proteção ambiental. Neste contexto, os sistemas fotoeletroquímicos surgem como tecnologia promissora para a fotólise da água, possuindo um elevado potencial para a conversão de energia solar e estocagem de energia. Além disso, a remoção de poluentes orgânicos dos ambientes aquáticos também pode ser viabilizada pelo emprego destes sistemas. Entre os diversos materiais empregados para esta finalidade encontram-se os filmes nanoestruturados de óxidos mistos de vanádio, os quais apresentam excelentes propriedades fotocatalíticas com a irradiação de energia na região do visível. Muitos trabalhos têm demostrado que a eficiência dos materiais fotocatalíticos pode depender significativamente das condições empregadas na síntese. Assim, neste projeto se propõe a preparação, caracterização e aplicação de filmes nanoestruturados vanadatos de bismuto (BiVO4), puro e dopados com Co, Mo e W para a fotólise da água e degradação do disruptor endócrino bisfenol A. A síntese destes filmes será baseada no uso de polietilenoglicol e os filmes serão formados sobre a superficíe de ITO, FTO ou Ti. Os parâmetros que serão avaliados na produção dos filmes consistem na temperatura, número de camadas, concentração dos precursores e dos agentes dopantes. Este estudo será realizado por meio de planejamento experimental. A caracterização dos filmes será feita pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura, de transmissão e de força atômica, difração de raios-X, espectroscopia Raman, de infravermelho e fotoeletrônica. As técnicas de voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, medidas de capacitância, fotocorrente, espectroscopia de fotocorrente de intensida modulada e de potencial modulado também serão empregadas. Com um controle das condiçoes de síntese espera-se otimizar o sistema para obtenção de maiores rendimentos na fotólise da água e degradação do Bisfenol A.