Síntese, caracterização e dopagem com nitrogênio de nanotubos de óxido de titânio (TIO2) visando a aplicação como camada transportadora de elétrons em célula solar de Perovskita

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Almeida, João Francisco
Orientador(a): Torres, Katia Franklin Albertin
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do ABC
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122383&midiaext=79747
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Resumo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel Superior
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSíntese, caracterização e dopagem com nitrogênio de nanotubos de óxido de titânio (TIO2) visando a aplicação como camada transportadora de elétrons em célula solar de Perovskita2021-08-27Torres, Katia Franklin AlbertinAlmeida, João FranciscoUniversidade Federal do ABCPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de MateriaisUFABCporNANOTUBOS DE DIÓXIDO DE TITÂNIODOPAGEMPEROVSKITASCÉLULAS SOLARESTITANIUM DIOXIDE NANOTUBESDOPINGPEROVSKITESOLAR CELLSPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - UFABCCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel SuperiorO TiO2 é um dos materiais mais investigados na ciência de materiais contemporânea, devido à sua natureza não tóxica, resistência a corrosão, estabilidade química e baixo custo, que permite a sua aplicação em diversas áreas, dentre elas a de fotocatálise heterogênea e a de células solares. Com isso, neste trabalho foi realizado o estudo da influência de parâmetros de síntese, pela técnica de oxidação anódica a partir de uma solução de etileno glicol, fluoreto de amônia e água, de nanotubos de TiO2 obtidos a partir de filmes finos de titânio (Ti), depositados por r.f. magnetron sputtering, em vidro recoberto com óxido de estanho dopado com flúor (FTO), visando a aplicação como camada transportadora de elétrons (ETL) em célula solares baseadas em perovskita. Os parâmetros de processo de oxidação anódica avaliados foram: a tensão, o tempo, a velocidade de agitação, a temperatura, o pH, o teor de água e de fluoreto de amônio no eletrólito. Além disso, avaliou-se a influência do tratamento térmico a diferentes valores de temperatura e duração utilizando um forno mufla. As amostras obtidas foram caracterizadas através de técnicas de espectroscopia UV-Vis, espectroscopia Raman, de difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Foram obtidos nanotubos com a área média de poro de 837 a 3180 nm2, espessura média de parede de 2 a 43 nm, e o comprimento médio de 322 a 1142 nm. Observou-se que a área do poro e o comprimento dos nanotubos de TiO2 crescem proporcionalmente com o aumento da tensão. Nessa situação, o filme fino de Ti é convertido em NTs rapidamente, através de dois processos que ocorrem de forma simultânea, o de oxidação e de dissolução, que levam a formação da camada de TiO2 e dos NTs. Com o tratamento térmico realizado notou-se a conversão de fase do material de amorfo a anatase, fase que apresenta as melhores propriedades elétricas desse material. Também foi realizado o estudo de dopagem das camadas nanotubulares de TiO2 com nitrogênio. Para isso utilizou-se a por imersão das amostras em soluções aquosas com diferentes concentrações de amônia. Os efeitos da dopagem com nitrogênio na estrutura foram analisados pelas técnicas de UV-vis, XPS e EDS. O filme tratado com a solução de menor concentração de amônia (1M) que levou a composição de 3% em massa de nitrogênio na estrutura, foi considerado o de maior eficiência para construção da célula solar de perovskita em comparação com os nanotubos não dopados de TiO2. As análises indicaram maior absorção de luz visível, estreitamento do band gap e a dopagem intersticial dos nanotubos de titânio com o nitrogênio. Além disso, sua propriedade fotocatalítica foi também avaliada através do estudo da degradação do azul de metileno sob luz visível, tendo apresentado um desempenho satisfatório, aumentando a taxa de degradação do composto orgânico em 6% em relação ao material não dopado. Na etapa final do trabalho foi realizada a síntese da perovskita (CH3NH3PbI3) pelo método de deposição em duas etapas. O difratograma de Raios-X, corrobora com as análises ópticas, e confirma a transformação dos percursores (PbI2 e CH3NH3I) na estrutura perovskita. O filme CH3NH3PbI3 preparado se mostrou um excelente absorvedor de luz. Pelos resultados obtidos, verificou-se que o óxido de titânio dopado com 3% de nitrogênio apresenta excelentes características para ser empregado como camada transportadora de elétrons na construção de células solares de perovskita, resultando em dispositivos de baixo custo com elevada eficiência.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122383&midiaext=79747http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122383&midiaext=79747/index.php?codigo_sophia=122383&midiaext=79748application/pdfapplication/pdfreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2026-01-15T21:56:52Zoai:BDTD:122383Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-06-10T16:13:55Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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