Nanoestruturas de óxidos semicondutores para conversão e armazenamento de energia solar em energia química: Uma forma limpa e sustentável de produzir hidrogênio
Fotoeletrodos de alto desempenho têm um papel crucial no desenvolvimento da aplicação tecnológica de dispositivos fotoeletroquímicos (PEC, do inglês, photoelectrochemical cell) para a produção de hidrogênio verde. No geral, um fotoeletrodo é composto por dois componentes essenciais: o fotoabsorvedor e o substrato. O fotoabsorvedor costuma ser o protagonista enquanto o substrato costuma ser considerado um recurso de suporte. Temperaturas elevadas são predominantemente empregadas na fabricação dos fotoeletrodos para PEC como recurso para obtenção da fase desejada e/ou ativação da camada fotoabsorvedora. Contudo, o efeito deste processo no substrato, amplamente empregado vidro revestido com uma camada condutora de oxido de estanho dopado com flúor (FTO, do inglês, fluorine-doped tin oxide, formula química F:SnO2), costuma ser negligenciado na literatura ou relacionado exclusivamente à difusão de íon do FTO (Sn4+) para o fotoabsorvedor. Aqui, um estudo sistemático foi conduzido para avaliar o impacto potencial da difusão de íons provenientes de um substrato de vidro/FTO nas propriedades do fotoabsorvedor de hematita. Esta investigação explora os impactos benéficos e prejudiciais dos tratamentos térmicos na fabricação do fotoeletrodo, desvendando o fenômeno da difusão de íons e suas consequências. O método de síntese de precursores poliméricos (PPS, do inglês, polimeric precursor synthesis) de uso industrial foi escolhido como rota de fabricação. Para avaliação do substrato, dois tipos de substratos de vidro, aluminoborosilicato e quartzo, revestidos com FTO (ABS/FTO e QTZ/FTO respectivamente), foram submetidos a tratamentos térmicos seguindo o protocolo PPS. As descobertas relacionadas a dopagem iônica intencional e não intencional enfatizam a importância de entender o verdadeiro efeito dos tratamentos térmicos nas propriedades dos fotoeletrodos para liberar todo o seu potencial em aplicações fotoeletroquímicas.