Fabricação de um novo fotocatalisador híbrido : nanotubos de TiO2/AgIn5Se8QDS para produção de hidrogênio fotocatalítico e fotoeletrocatalítico

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: PIÑA VELÁSQUEZ, Danilo Alfonso
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
UFPE
Brasil
Programa de Pos Graduacao em Ciencia de Materiais
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Nanotubos
Quantum dots
Heteroestrutura
Fotocatálise
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38597
Resumo: PIÑA VELÁSQUEZ, Danilo Alfonso, também é conhecido em citações bibliográficas por: VELÁSQUEZ, Danilo Piña
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spelling Fabricação de um novo fotocatalisador híbrido : nanotubos de TiO2/AgIn5Se8QDS para produção de hidrogênio fotocatalítico e fotoeletrocatalíticoNanotubosQuantum dotsHeteroestruturaFotocatálisePIÑA VELÁSQUEZ, Danilo Alfonso, também é conhecido em citações bibliográficas por: VELÁSQUEZ, Danilo PiñaAtualmente, a busca por fontes de energia que produzam menos impactos ambientais tornou-se um grande desafio. Entre as fontes alternativas de energia, destaca-se o hidrogenio produzido através da energia solar. A sensibilização de nanotubos (NTs) de dióxido de titânio com quantum dots (QDs) de semicondutores é uma promissora estratégia para a utilização de energia solar na produção verde de hidrogênio. No presente trabalho, nanotubos (NTs) de dióxido de titânio (TiO2) sensibilizados com quantum dots (QDs) de seleneto de prata e índio (AgIn5Se8) foram estudados como fotocatalisadores híbridos na geração de hidrogênio. Os NTs de TiO2 foram sintetizados pelo método de anodização eletroquímica (30 V por 30 minutos) e tratados termicamente a uma temperatura de 400°C por 3 h para atingir a fase cristalina da anatase. Os AgIn5Se8 QDs foram sintetizados em meio aquoso através de um processo de eletrossíntese em uma célula de cavidade, tratados termicamente a 90°C por 1 h e caracterizados opticamente através de espectros de UV-Vis e de emissão, apresentando energia de banda de 2,11 eV, emissão em 653 nm e rendimento quântico de 10,05%. Para otimização do processo de formação da heteroestrutura, os NTs de TiO2 foram imersos na solução coloidal dos QDs de AgIn5Se8 em diferentes tempos reacionais (2h, 6h, 12h, 24h e 48h), a fim de avaliar o efeito do tempo na resposta fotocatalítica do material. Estruturalmente, os materiais estudados (NTs de TiO2 e TiO2/AgIn5Se8), foram avaliados através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A atividade fotocatalítica dos NTs de TiO2/AgIn5Se8 foi avaliada através de medidas fotoeletroquímicas usando uma célula de três eletrodos (PEC) e por irradiação solar. Foi constatado o aumento da densidade de fotocorrente gerada em 2,3 vezes após a sensibilização por 24 horas, indo de 54 a 125 μA.cm-2 e a diminuição da resistência à transferência de elétrons em comparação com os NTs de TiO2. Os NTs de TiO2/AgIn5Se8 QDs apresentaram produção de hidrogênio, utilizando o par S2-/SO32- como eletrólito para reduzir os efeitos da fotocorrosão. Houve um aumento de 11,9 vezes na taxa de produção de hidrogênio (NTs de TiO2/AgIn5Se8 24h, 8177 μmol.m2) em comparação com os NTs de TiO2 (686 μmol.m2) após um período de 5 horas de produção.CAPESCurrently, the search for energy sources that produce less environmental impacts has become a major challenge. Among the alternative sources of energy, hydrogen produced through solar energy stands out. Sensitization of titanium dioxide nanotubes (NTs) with semiconductor quantum dots (QDs) is a promising strategy for the use of solar energy in green hydrogen production. In present work, titanium dioxide nanotubes (TiO2 NTs) sensitized with quantum dots (QDs) of silver indium selenide (AgIn5Se8) were studied as a hybrid photocatalysts in hydrogen generation. The TiO2 NTs were synthesized by the electrochemical anodization method (30 V, 30 minutes) and heat treated at a temperature of 400°C for 3 h to reach the anatase crystalline phase. The AgIn5Se8 QDs were synthesized in an aqueous medium through a electrochemical process in a cavity cell, heat treated at 90°C for 1 h and optically characterized by UV-Vis and emission spectra, presenting band energy of 2,11 eV, emission at 653 nm and quantum yield of 10,05%. To optimize the heterostructure formation process, TiO2 NTs were immersed in the AgIn5Se8 QDs colloidal solution at different reaction times (2h, 6h, 12h, 24h and 48h), in order to evaluate the immersion time effect on the photocatalytic response of material. Structurally, the materials studied (TiO2 NTs and TiO2/AgIn5Se8) were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (DRX) and transmission electron microscopy (TEM). The photocatalytic activity of the TiO2/AgIn5Se8 was evaluated by photoelectrochemical measurements using a three-electrode cell (PEC) and by solar irradiation. An increase in the photocurrent density generated by 2,3 times after sensitization for 24 hours was observed, ranging from 54 to 125 μA.cm-2 and a decrease in resistance to electron transfer compared to the TiO2 NTs. The TiO2/AgIn5Se8 showed hydrogen production, using the S2-/SO32- pair as an electrolyte to reduce the photocorrosion effects. There was an 11,9 times increase in hydrogen production rate (TiO2/AgIn5Se8 24h, 8177 μmol.m2) compared to TiO2 NTs (686 μmol.m2) after 5 hours of production.Universidade Federal de PernambucoUFPEBrasilPrograma de Pos Graduacao em Ciencia de MateriaisMACHADO, GiovannaFREITAS, Denilson de VasconcelosNAVARRO, Marcelohttp://lattes.cnpq.br/8415272567384242http://lattes.cnpq.br/2869680994075940http://lattes.cnpq.br/8627588541223265http://lattes.cnpq.br/3399488325797270PIÑA VELÁSQUEZ, Danilo Alfonso2020-11-10T20:43:01Z2020-11-10T20:43:01Z2020-03-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfPIÑA VELÁSQUEZ, Danilo Alfonso. Fabricação de um novo fotocatalisador híbrido: nanotubos de TiO2/AgIn5Se8QDS para produção de hidrogênio fotocatalítico e fotoeletrocatalítico. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciências de Materiais) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38597porAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPE2020-11-11T05:16:05Zoai:repositorio.ufpe.br:123456789/38597Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212020-11-11T05:16:05Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false
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