Atividade fotocatalítica e fotoeletroquímica de nanotubos TiO2 impregnados com nanopartículas de metais nobres ou pontos quânticos para aplicação na produção de hidrogênio

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Fornari, Ana Maria Dalcin
• Orientador(a): Weibel, Daniel Eduardo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Nanotubos; Fotocatálise; Microscopia eletrônica de varredura
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/129674

Nesse trabalho, foi estudada a degradação fotocatalítica de formaldeído com simultânea geração de hidrogênio. Nanotubos (NTs) de TiO2 suportados em Ti foram produzidos por anodização e carregados com nanopartículas (NPs) de Au ou Pt pela técnica de sputtering foram usados como fotocatalisadores. Soluções aquosas de formaldeído foram mineralizadas usando NTs de TiO2 puros ou impregnados com NPs de metais nobres sob irradiação ultravioleta – visível. Foi observado um aumento na taxa de produção de H2 quando NPs de Au ou Pt foram depositadas sobre os NTs em comparação com os NTs puros. Sob as condições experimentais estudadas nesse trabalho, obteve-se um máximo de geração de hidrogênio em cerca de 0,033 μmol.cm-2.h-1 usando NTs TiO2 impregnados com NPs de Au em uma solução contend 40,33 g/L de formaldeído. Por último, mas não menos importante, hidrogênio também foi produzido utilizando uma solução de formaldeído 40,33 g/L e NTs impregnados com NPs de Au sob irradiação de luz visível ( ≥ 400 nm). Também foi construído um reator fotoeletroquímico para o estudo da geração de H2 usando NTs de TiO2 puros ou NTs de sensibilizados com pontos quânticos (PQs) de CdSe. PQs de CdSe foram sintetizados pelo método de injeção à quente. Medidas de fluorescência e UV-Vis mostraram a dependência dos PQs com o tempo de reação. Foram obtidos PQs de 2,3 nm a 3,5 nm. A estabilidade dos PQs foi estudada na presença de diferentes soluções de eletrólitos. Uma solução de eletrólito de 0,01 mol/L of Na2S/Na2SO3 evitou a degradação e oxidação dos PQs que manteve-se estável durante longos periodos de tempo de irradiação. Um máximo de fotocorrente de 4.5 μA e um fotopotencial de 0.10 V foram obtidos utilizando TiO2 NTs sensibilizados com PQs de CdSe como fotoeletrodo, mostrando ser um sistema com eficiente desempenho. Medidas espectroeletroquímicas mostraram a presença de fotocorrente apreciável nos comprimentos de onda de 440 nm, 480 nm e 560 nm. Foi possível demonstrar que pode-se produzir H2 pela degradação fotocatalitica de soluções aquosas contendo formaldeído usando NTs de TiO2 puros ou carregados com NPs de metais nobres. O H2 pode ser produzido usando irradiação UV ou visível. NTs de TiO2 sensibilizados com PQs de CdSe mostraram grande potencial para serem usados como fotoeletrodos para geração de hidrogênio para aplicações mais sofisticada.