Biocompósitos de ZnO e biosílica da diatomácea marinha Thalassiosira pseudonana: potenciais fotoletrodos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Hata, Gabriel Yuji [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Biocompósito; Heterojunção; Diatomácea marinha; Célula solar; Biocomposite; Heterojuction; Marine Diatom; Solar cell
• Link de acesso: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/65842

Em 2021 foi proclamada pela ONU o início da Década da Ciência Oceânica para o Desenvolvimento Sustentável e, com isso, o desenvolvimento de materiais sustentáveis de origem marinha passa a ter um maior destaque. As microalgas, organismos fitoplanctônicos vem ganhando notoriedade devido a sua vasta gama de aplicações especialmente as diatomáceas devido o seu grande potencial para a aplicação em energia solar como um substrato cerâmico composto de nanoporos hierarquicamente ordenados e com resistência térmica e química. O presente trabalho teve como objetivo produzir um fotoeletrodo com potencial para aplicação fotovoltaica formado a partir dos compostos de biosílica extraída da Thalassiosira pseudonana (BMAK 172) e óxido de zinco, estudando os parâmetros estruturais, morfológicos e fotoeletroquímicos deste material. Para tal, foram preparados fotoeletrodos de biosílica pura, de ZnO puro e de 3 compósitos de ZnO/Biosílica em diferentes proporções (25, 50 e 75% de biosílica). Todos os materiais obtidos no presente trabalho foram caracterizados por Difração de Raio X (DRX), Microscopia Eletrônica de Alta Emissão de Campo (MEV-FEG), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (ATR-FTIR), Espectroscopia de Absorção de Luz na Região do Ultravioleta-Visível (UV-Vis), Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) e a Voltametria linear. Como resultados, constatou-se pelas técnicas de DRX, ATR-FTIR e MEV-FEG o êxito do cultivo e da extração da biosílica de alta pureza. Além disso, por meio das técnicas de DRX, ATR-FTIR, UV-Vis, MEV-FEG foi confirmada a formação química dos compósitos ZnO/Biosílica. Através da técnica de voltametria linear e o EIE, observou-se que todos os fotoeletrodos desenvolvidos no presente trabalho apresentaram densidade de corrente, sendo que o fotoeletrodo que apresentou o maior desempenho foi o do compósito ZnO/Biosílica 75 devido a formação de uma heterojunção do tipo 2 que permite a melhor separação de cargas possível assim como a menor taxa de recombinação de elétrons, indicando que através do uso de um recurso marinho sustentável e processos de cultivo/síntese ecologicamente amigáveis, fáceis e de baixo custo, obteve-se um potencial fotoeletrodo para aplicação em células fotovoltaicas.