Fotocatalisadores baseados em titanato de estrôncio para produção de hidrogênio verde através da fotólise da água: estudo da dopagem com molibdênio e formação de junções p - n (2023)
- Authors:
- Autor USP: CENTURION, HÍGOR ANDRADE - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- DOI: 10.11606/T.76.2023.tde-23062023-101217
- Subjects: FOTOCATÁLISE; CATALISADORES; HIDROGÊNIO; ESTRÔNCIO
- Keywords: Cocatalisadores; Cocatalyst; Fotólise da água; Green hydrogen; Hidrogênio verde; Junção p - n; Junction p - n; Strontium titanate; Titanato de estrôncio; Water splitting
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Os problemas associados ao uso de combustíveis fósseis, como emissão de gases de efeito estufa e esgotamento de suas reservas naturais, demandam o desenvolvimento de novas fontes de energia, sobretudo renováveis e limpas. Neste contexto o hidrogênio verde proveniente da fotólise da água utilizando fotocatalisadores em suspensão é uma importante estratégia para explorar a luz solar como fonte de energia e produzir um combustível com alta densidade energética e livre de emissão de CO2. Devido as suas propriedades eletrônicas, o SrTiO3 é um material promissor para atuar como fotocatalisador na reação de fotólise da água. Contudo, limitações intrínsecas como largo bandgap (~3,2 eV) e altas taxas de recombinação de cargas fotogeradas, acabam por cercear seu potencial fotocatalítico. Neste trabalho, buscou-se otimizar a atividade fotocatalítica do SrTiO3 pela incorporação de íons de Mo^[6+] como dopante bem como pela utilização de nanopartículas de NiO@Ni(OH)2 ou Rh2O3/CrxO3 como cocatalisadores. O SrTiO3 puro e dopados com Mo, foi sintetizado pelo método do sal fundido e posteriormente decorado com nanopartículas de níquel utilizando a técnica de pulverização catódica e Rh2O3/CrxO3 por impregnação. Associado a inserção do Mo^[6+] como dopante, foi observado uma drástica redução da recombinação de cargas fotogeradas e atividade fotocatalítica sob irradiação visível, atribuído a níveis eletrônicos intermediários, previstos por simulações teóricas e por medidas de reflectânciadifusa na região UV-Vis. A deposição de nanopartículas de NiO@Ni(OH)2 e Rh2O3/CrxO3 foi associada a melhora da separação de cargas devido a formação de junções p n, cujas simulações de alinhamento de bandas indicam que estes cocatalisadores atuaram como armadilhas de buracos, e sítios de oxidação da água. A supressão da recombinação de cargas fotogeradas foi confirmada a partir de medidas de fotoluminescência. Em sua configuração mais otimizada, o SrTiO3 dopado com Mo e decorado com níquel, na presença de água e metanol (20 vol%), apresentou taxas de evolução de H2 de 20 µmol h^[-1] e AQY de 2,58%, sendo mais de 30 vezes superior ao SrTiO3 como preparado. Enquanto o Mo:SrTiO3/Rh2O3/CrxO3 exibiu expressiva atividade fotocatalítica em água pura, com taxa de evolução de H2 de aproximadamente 100 µmol h^[-1] e AQY de 5,4%. Dessa forma, este trabalho demonstrou que o SrTiO3 dopado com Mo, possui excelente potencial para aplicação como fotocatalisador na produção de H2, especialmente após a deposição de catalisadores
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- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2023
- Data da defesa: 05.05.2023
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
CENTURION, Hígor Andrade. Fotocatalisadores baseados em titanato de estrôncio para produção de hidrogênio verde através da fotólise da água: estudo da dopagem com molibdênio e formação de junções p - n. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-23062023-101217/. Acesso em: 21 jul. 2024. -
APA
Centurion, H. A. (2023). Fotocatalisadores baseados em titanato de estrôncio para produção de hidrogênio verde através da fotólise da água: estudo da dopagem com molibdênio e formação de junções p - n (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-23062023-101217/ -
NLM
Centurion HA. Fotocatalisadores baseados em titanato de estrôncio para produção de hidrogênio verde através da fotólise da água: estudo da dopagem com molibdênio e formação de junções p - n [Internet]. 2023 ;[citado 2024 jul. 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-23062023-101217/ -
Vancouver
Centurion HA. Fotocatalisadores baseados em titanato de estrôncio para produção de hidrogênio verde através da fotólise da água: estudo da dopagem com molibdênio e formação de junções p - n [Internet]. 2023 ;[citado 2024 jul. 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-23062023-101217/ - Estudo da atividade fotocatalítica de nanocubos de SrTiO3 em suspenção para a produção de hidrogênio solar
- Enhancing Nb2O5 activity for CO2 photoreduction through Cu nanoparticles cocatalyst deposited by DC-magnetron sputtering
- Strategies to improve the photocatalytic activity of suspended SrTiO3 nanocubes
- Preparation and characterization of palladium-based polymeric composite: application in coupling reaction with greener approaches
- Avaliação do potencial fotocatalítico de nanocubos de SrTiO3 dopados com Mo para produção de H2 combustível
- Band structure engineering of SrTiO3 for photocatalytic overall water splitting in a particulate suspension
- Improved photocatalytic efficiency of Nb2O5-based semiconductors through Cu and Fe nanoparticles depositions for CO2 photoconversion
- Development and application of a novel palladium-containing polymeric composite for greener C-C coupling reactions
- Mo doped SrTiO3 high photocatalytic activity for H2 evolution by water splitting
- Porous hollow TiO2 microparticles for photocatalysis: exploiting novel ABC triblock terpolymer templates synthesised in supercritical CO2
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.76.2023.tde-23062023-101217 (Fonte: oaDOI API)
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