Banca de DEFESA: BRENDA RAFFAELA DE LIMA

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : BRENDA RAFFAELA DE LIMA
DATA : 23/11/2023
HORA: 14:00
LOCAL: UFABC Campus, Santo André - SP
TÍTULO:

Induzindo o aumento na atividade catalítica de fotoeletrodos de hematita via adição de dopantes

PÁGINAS: 100
RESUMO:

Células fotoeletroquímicas (PEC) têm sido amplamente exploradas como a forma mais direta e sustentável de produzir combustível limpo, convertendo luz solar em energia química (H₂). A hematita (α-Fe₂O₃) tem sido amplamente investigada como um fotoeletrodo promissor devido à sua ampla faixa de absorção de luz solar, estreito band gap (2,1 eV) e boa estabilidade química. Este trabalho empregou um processo de síntese hidrotérmica assistido por micro-ondas, no qual os filmes foram crescidos diretamente sobre os substratos transparentes condutores. O alto controle dos parâmetros de reação levou a fotoeletrodos altamente reprodutíveis. Modificações in situ foram realizadas com íons trivalentes (Al³⁺, Cr³⁺ e Y³⁺) adicionados diretamente na solução precursora de síntese, enquanto íons tetra (Hf⁴⁺) e pentavalentes (Nb⁵⁺) foram incorporados ex situ por spin coating nos filmes obtidos após a síntese, seguido de tratamento térmico. A análise de difração de raios-X (DRX) confirmou a formação da fase α-Fe₂O₃ para todos os fotoeletrodos após o tratamento térmico. Investigações fotoeletroquímicas mostraram uma melhora geral na eficiência global (η_global) dos fotoeletrodos modificados em comparação à hematita pura (14%), sendo de ~30% para modificação in situ, ~40% para ex situ e ~42% para duplas modificações. A dinâmica de cargas foi investigada por espectroscopia de fotocorrente de intensidade modulada (IMPS), que revelou que a incorporação dos modificantes aumentou a eficiência de separação de cargas (CSE) em altos potenciais (> 1,2 V_RHE) para todos os fotoeletrodos, independente da forma de modificação, favorecendo o transporte eletrônico através da nanoestrutura. A modificação superficial com NiFeO_x como co-catalisador mostrou um melhora expressiva em η_global para os fotoeletrodos duplamente modificados Cr-Hem-Hf e Y-Hem-Nb, atingindo 57% e 69%, respectivamente. Além disso, NiFeO_xatuou sinergicamente com os modificantes, promovendo melhor CSE, alta eficiência de transferência de buracos (η_transf), maior eficiência quântica externa (EQE) e menores taxas de recombinação de superfície desde mais baixos potenciais (~1,0 V_RHE e ~0,8 V_RHE para Cr-Hem-Hf/NiFeO_x e Y-Hem-Nb/NiFeO_x, respectivamente). Este estudo não apenas esclarece a dinâmica de cargas de fotoeletrodos de hematita modificados, mas também amplia a compreensão sobre os aspectos fundamentais relacionados à eficiência dos dispositivos PEC.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - Interno ao Programa - 1760527 - FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1671688 - ANDRE SARTO POLO
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 050.966.059-22 - MURILO SANTHIAGO - CNPEM
Membro Titular - Examinador(a) Externo ao Programa - 2351974 - JULIANA DOS SANTOS DE SOUZA
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - RENATO VITALINO GONÇALVES - USP
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1734908 - FABIO FURLAN FERREIRA
Membro Suplente - Examinador(a) Externo ao Programa - 1762438 - JEAN JACQUES BONVENT
Membro Suplente - Examinador(a) Externo ao Programa - 3298744 - JOSE MIRANDA DE CARVALHO JUNIOR
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - JOÃO BATISTA DE SOUZA