O niobato de bismuto (BiNbO4) é um óxido semicondutor sensível à luz visível e possui propriedades que o qualificam para aplicações fotoeletrocatalíticas. No entanto, ainda é pouco investigado para este propósito. O trióxido de tungstênio (WO3), por outro lado, é um óxido semicondutor bastante aplicado no desproporcionamento fotoeletroquímico da água. Contudo, possui potenciais inadequados para este processo. O óxido de zinco apresenta uma boa mobilidade eletrônica, dando origem a dispositivos com menor taxa de recombinação, e elétrons com maior tempo de vida. Contudo, este material absorve somente luz UV, o que limita sua aplicação utilizando luz visível. Visando desenvolver uma estratégia para superar as limitações desses três materiais, neste trabalho, foi realizado o desenvolvimento dos protocolos de síntese assistida por micro-ondas de heterojunções baseadas em niobato de bismuto (BiNbO4) e os óxidos de tungstênio (WO3) e zinco (ZnO). Estes fotocatalisadores foram aplicados como fotoanodos para desproporcionamento fotoeletroquímico da água utilizando irradiação de luz solar simulada.
No caso dos eletrodos baseados em BiNbO4 e WO3 observou-se que temperaturas e potências de irradiação mais altas durante a síntese favorecem a formação do arranjo ortorrômbico do BiNbO4. Além disso, observou-se que a morfologia dos filmes de WO3 é diretamente controlada por adição de ácidos fracos no meio reacional que permitiu a formação das partículas na forma de bastões enrugados e partículas cúbicas. Observou-se que a utilização de BiNbO4 ortorrômbico associado aos filmes de WO3 formados por nanobastões enrugados aumentou interação entre os semicondutores. Esta estratégia levou à formação de uma heterojunção capaz de produzir densidades de corrente mais de uma magnitude maiores que do filme de WO3 puro.
Os estudos envolvendo a heterojunção de BiNbO4 e ZnO, mostraram que o BiNbO4 apresenta morfologia globular e estrutura cristalina do tipo -ortorrômbico. Com a incorporação de Pt ao BiNbO4 observou-se alterações nesta estrutura. Os filmes e ZnO puros apresentam morfologia de bastões e estrutura cristalina do tipo wurtzita. No entanto, o recobrimento do ZnO sobre o substrato condutor foi insatisfatório. Ainda assim, foi possível obter atividades fotoeletroquímicas para as heterojunções de BiNbO4/ZnO compatíveis ao do sistema BiNbO4/WO3. Contudo, a incorporação de Pt como co-catalisador reduziu a eficiência.
Deste modo, foi possível demonstrar que a síntese assistida por micro-ondas é uma alternativa muito atraente para a produção direta de heterojunções destes sistemas. Embora, ainda seja necessário aprimorar os métodos de modo a se conseguir um controle fino da morfologia.