Avaliação do papel do óxido de grafeno (GO) e da influência do zinco na geração fotocatalítica de hidrogênio empregando fotocatalisadores híbridos binários (GO-CdS e GO-Cd1-xZnxS) e ternários (Pt-GO-CdS e Pt-GO-Cd1-xZnxS) - Almeida, Cristiane Gomes (2018)
Hidrogênio obtido a partir de água é um atrativo vetor energético visto que pode ser produzido por fontes renováveis e inesgotáveis, tais como energia solar, água e biomassa. Um novo processo baseado na fotólise da água com auxílio de semicondutores fotocatalíticos, agora aliado ao grafeno, que exibe propriedades estruturais, eletrônicas e de transporte de carga únicas, é considerado uma alternativa promissora. Nesse sentido, a atividade fotocatalítica de sistemas híbridos binários (GO-CdS e GO-Cd1-xZnxS) e ternários (Pt-GO-CdS e Pt-GO-Cd1-xZnxS) foi avaliada na geração de hidrogênio. Para tal, diferentes métodos de síntese, sonoquímico e térmico, foram empregados para preparar compósitos de CdS com óxido de grafeno (GO), bem como a inserção de zinco na estrutura de CdS em diferentes proporções também foi avaliada. Os resultados indicam que o óxido de grafeno (GO) é reduzido durante o tempo de indução da reação de geração de hidrogênio, formando RGO, que também atua como cocatalisador. Dos materiais avaliados, o melhor desempenho foi do compósito ternário obtido por via térmica, Pt(RGO/CdSTT), em função de maior cristalinidade do CdS hexagonal, maior dispersão do GO quando introduzido durante a síntese e maior eficiência no processo de fotorredução de GO a RGO. A combinação desses fatores resultou em um efeito sinérgico da platina com o óxido de grafeno reduzido como cocatalisadores, rendendo uma taxa de produção de hidrogênio de 651,6 µmol gcat-1h-1. A inserção de zinco na estrutura wurtzita de CdS melhorou a atividade fotocatalítica em relação ao CdS sonoquímico em mais de 20 vezes para o sistema binário, GO/SZ2, e cerca de 12 vezes para o sistema ternário, Pt(GO/SZ2). Neste caso, a melhor atividade fotocatalítica pode estar associada ao maior grau de oxidação do grafite (O/C = 1,72) na amostra GO/ZS2 (razão Cd:Zn:S 1:2:4), o que facilita o processo de esfoliação, resultando em menor número de lâminas empilhadas de óxido de grafeno. O tratamento térmico da amostra GO/SZ2 resultou em um aumento significativo da cristalinidade e elevação expressiva da atividade fotocatalítica, 386,65 µmol gcat-1h-1 para GO/SZ2TT e 463,68 µmol gcat-1h-1 para Pt(GO/SZ2TT), em relação à amostra GO/SZ2, 114,87µmol gcat-1h-1.