Nanoarquiteturas de nanotubos de carbono e nanotubos de TiO2 dopados com cobalto : síntese, caracterização microestrutural e de propriedades fotoeletroquímicas para aplicação na produção de H2 por water splitting

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Guaglianoni, Waleska Campos
• Orientador(a): Bergmann, Carlos Perez
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Dióxido de titânio; Nanotubos de carbono; Anodização; Deposição de vapor químico
• Palavras-chave em Inglês: Carbon nanotubes; Anodization; Chemical vapour deposition; Water splitting
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/201340

Nanoestruturas híbridas de dióxido de titânio (TiO2) e nanotubos de carbono (NTCs) têm sido foco de inúmeras pesquisas para aplicações em produção de hidrogênio por water splitting usando energia solar. Diversas combinações estruturais já foram reportadas, mas a maioria emprega nanopartículas de TiO2 recobrindo os NTCs. Nanomateriais 1D, como os nanotubos, normalmente possuem propriedades melhoradas quando comparados a nanopartículas, como por exemplo maior mobilidade de elétrons. Dessa forma, a utilização do TiO2 no formato de nanotubos mostra-se promissora. Este trabalho apresenta a síntese de nanoarquiteturas de nanotubos de TiO2 dopados com cobalto e NTCs. Os nanotubos de Co-TiO2 foram obtidos pela técnica de anodização. Foram aplicados potenciais de anodização de 40 e 60 V durante 1 h. Posteriormente, os nanotubos de Co-TiO2 foram empregados como substrato para a síntese de NTCs por Deposição Química por Vapor (CVD). A síntese CVD foi realizada na faixa de temperaturas de 650 a 850 °C. O precursor de carbono utilizado foi o hexano. As nanoestruturas sintetizadas foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e transmissão. A densidade de fotocorrente gerada pelos nanotubos de Co-TiO2 e pelas nanoarquiteturas foi medida por voltametria linear. Os resultados mostraram que a transição de fase anatase-rutilo influencia na formação e qualidade dos NTCs. Os íons de cobalto foram liberados da estrutura do TiO2 durante a transição de fase e tornaram-se disponíveis para catalisar o crescimento dos NTCs. A amostra obtida a 750 °C apresentou um arranjo de nanotubos de Co- TiO2/NTC bem formado. Essa nanoarquitetura apresentou fotocorrente maior (4,3 mA/cm2) do que a amostra de nanotubos de Co-TiO2 (0,12 mA/cm2). Os resultados indicaram que as nanoarquiteturas de Co-TiO2/NTCs obtidas são candidatos promissores para a aplicação como materiais fotoativos.