Desenvolvimento de fotoanodos ? base de W-BiVO4/ W-BiVO4: V2O5 para gera??o de energia el?trica em um dispositivo de dois compartimentos

Autor: Sena, Izabela Campos
Přispěvatelé: Pereira, M?rcio C?sar, Coelho, Jakelyne Viana, Oliveira, Henrique dos Santos, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFVJM
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)
instacron:UFVJM
Popis: O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - Brasil (CAPES) - C?digo de Financiamento 001. Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2021-04-16T20:23:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) izabela_campos_sena.pdf: 2067826 bytes, checksum: bcec8117709acfc41c45171dc92855ce (MD5) Approved for entry into archive by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2021-04-16T20:25:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) izabela_campos_sena.pdf: 2067826 bytes, checksum: bcec8117709acfc41c45171dc92855ce (MD5) Made available in DSpace on 2021-04-16T20:25:42Z (GMT). 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Neste trabalho objetivou-se a produ??o de diferentes fotoanodos: W-BiVO4, em diferentes propor??es estequiom?tricas (1:1; 1,5:1; 2:1; 3:1) de s?ntese entre o Bismuto e o Van?dio; a heterojun??o desses materiais e o V2O5; essas heterojun??es com uma camadas extra de W-BiVO4 acima do filme. Todos os filmes foram depositados utilizando o m?todo drop casting. Al?m disso, avaliou-se a sua efici?ncia frente a uma configura??o de c?lula fotoeletroqu?mica completa de dois compartimentos em solu??es de Na2SO4/Na2SO3 0,5 M e FeSO4/ Fe(NO3)3?9H2O 0,1 M em meio ?cido. As propriedades estruturais, morfol?gicas e ?pticas dos fotoanodos foram avaliadas por microscopia eletr?nica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS), espectroscopia UV-vis. e difratometria de raios X (DRX). O teste de DRX mostrou que para todas as amostras de W-BiVO4 a fase formada foi a monocl?nica, como era esperado. A an?lise pela espectroscopia UV-vis confirmou que o band gap dos materiais estavam de acordo com a literatura. O UV-vis exibiu dados que comprovam que os materiais absorvem luz no espectro do vis?vel, sendo a amostra W-BiVO4:V2O5 (D) a que apresenta a maior banda de absor??o, na faixa de 550 nm. Para avaliar o desempenho fotoeletroqu?mico foram realizados testes de voltametria linear, cronoamperometria, imped?ncia potenciostatica e Mott- Schottky. Dos materiais sintetizados com diferentes propor??es de Bi o que melhor apresentou resultados foi o W-BiVO4 (D), propor??o estequiom?trica de 3:1 entre bismuto e van?dio, com uma densidade de 1,31 mA/cm2. Os resultados mostram que a heterojun??o entre os materiais tem o efeito desejado, melhorando aspectos como a separa??o e o transporte das cargas e evitando a recombina??o dos pares fotogerados, a amostra W-BiVO4:V2O5 (D) teve uma densidade de corrente de 4,63 mA/cm2. Com a camada extra a densidade de corrente teve um aumento de 52,7% chegando a valores de densidade de corrente de curto circuito de 8,79 mA/cm2 e uma fotovoltagem de circuito aberto de 0,86 V.Sabendo disso, a heterojun??o proposta apresenta-se como material com grande potencial para aplica??o em c?lulas fotoeletroqu?micas. Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2020. Solar energy is a natural and inexhaustible resource, and today it offers an answer to the search for energy sources that provide a minimal impact on the environment. The search for devices that convert solar energy into other forms of energy that can be used leads to studies related to photoelectrochemical cells. The aim of this work was to produce different photoanodes: W-BiVO4, in different stoichiometric proportions (1:1; 1.5:1; 2:1; 3:1) of synthesis between Bismuth and Vanadium; the heterojunction of these materials and the V2O5; these heterojunctions with an extra layer of W-BiVO4 above the film. Deposition was performed using the drop casting method. In addition, its efficiency was evaluated against a complete photoelectrochemical cell configuration with two compartments in 0.5 M Na2SO4/ Na2SO3 and FeSO4/ Fe(NO3)3 9H2O 0.1 M solutions in acidic medium. The structural, morphological and optical properties of the photoanodes were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS), UV-vis spectroscopy. and X-ray diffractometry (XRD). The XRD test showed that for all samples of W-BiVO4 the phase formed was the monoclinic one as expected. The analysis by UV-vis spectroscopy confirmed that the band gap of the materials was in accordance with the literature. UV-vis showed data that prove that the materials absorb light in the visible spectrum, with the sample W-BiVO4:V2O5(D) having the highest absorption band, in the 550 nm range. Linear voltammetry, chronoamperometry, potentiostatic impedance and Mott-Schottky tests were performed to assess photoelectrochemical performance. Of the materials synthesized with different proportions of Bi, the one that showed the best results was W-BiVO4(D), stoichiometric ratio of 3: 1 between bismuth and vanadium, with a density of 1.31 mA/cm2. The results show that the heterojunction between the materials has the desired effect, improving aspects such as the separation and transport of the loads and avoiding the recombination of the photogenerated pairs, the sample W-BiVO4:V2O5(D) had a current density of 4,63 mA/cm2. With the extra layer, the current density increased by 52.7% reaching values for short circuit current density of 8.79 mA /cm2 and an open circuit photovoltage of 0.86 V. Knowing this, the heterojunction proposal presents itself as a material with great potential for application in photoelectrochemical cells.
Databáze: OpenAIRE
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