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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
CIÊNCIA E TECNOLOGIA (33144010003P0)
RAPID MICROWAVE SYNTHESIS OF TUNGSTEN-DOPED BISMUTH VANADATE/ TUNGSTEN OXIDE HETEROJUNCTIONS
BARBARA SCOLA RODRIGUES UMEHARA
TESE
05/02/2024

Vanadato de bismuto (BiVO4) tem sido reportado como um foto(eletro)catalisador promissor devido às suas propriedades, que incluem uma estreita energia de bandgap que possibilita absorção da luz visível que compõe grande parte do espectro de luz solar. No entanto, suas altas taxas de recombinação têm dificultado seu uso como fotocatalisador. Estratégias como dopagem com tungstênio (W) e formação de heterojunção com óxido de tungstênio (WO3) surgiram como opções particularmente atrativas para aprimorar seu desempenho. A otimização de dispositivos fotoativos depende de propriedades como estrutura cristalina e interface de heterojunção, controláveis pelo método de síntese. Além disso, os dispositivos podem ser otimizados pela adição de um material altamente condutivo que auxilia na transferência de carga como o óxido de grafeno (GO). Neste estudo, foi investigado a fabricação de foto(eletro)catalisadores baseados em heterojunções de BiVO4 dopado com tungstênio e WO3 sobre GO, por meio de síntese assistida por micro-ondas. Embora a síntese assistida por micro-ondas seja potente para redução no tempo de síntese, seu impacto nos parâmetros sintéticos ainda é pouco explorado. Neste contexto, o presente trabalho apresenta propostas de correlação entre propriedades dos materiais resultantes e a condição de síntese. No caso de (W)BiVO4 observou-se que a escolha do solvente foi crucial para o controle de morfologia e estrutura cristalina. Somado a isso, a dopagem de tungstênio e a redução do tempo de síntese provaram-se eficazes no aprimoramento da atividade fotocatalítica. Como resultado, estruturas hierárquicas de W-BiVO4(preparado em etilenoglicol) /WO3 apresentou fotocorrente 16 vezes maior que W-BiVO4(preparado em etanol) /WO3 em relação à reação de evolução do oxigênio (OER). WO3 foi modificado com GO em uma síntese de micro-ondas one-pot, onde foi observado o efeito crucial da cavidade de micro-ondas nas propriedades dos materiais. Foram obtidas heterojunções de WO3/GO fotoativos com estrutura cristalina ajustável ao alterar temperatura e tempo de síntese. Os resultados mostraram que é possível modular as propriedades e eficiência de fotocatalisadores através do ajuste fino das condições de micro-ondas.

Óxidos metálicos;heterojunções;síntese-assistida por micro-ondas;foto(eletro)catálise
Bismuth vanadate (BiVO4) stands out as a highly promising photo(electro)catalyst due to its unique properties, including the narrow bandgap energy that enables the absorption of visible light, which is a large portion of sunlight spectra. However, its high recombination rates limit its use as a photocatalyst. Strategies such as tungsten doping and forming a heterojunction with tungsten oxide (WO3) are considered to enhance its performance. The optimization of photoactive devices relies on properties like crystalline structure and the heterojunction interface. Additionally, devices can be optimized by adding a highly conductive material, such as graphene oxide (GO), that assists in charge transfer. This study focuses on fabricating photoanodes based on tungsten-doped BiVO4 and WO3 heterojunctions onto graphene oxide (GO), using microwave-assisted synthesis for rapid processes. Microwaveassisted synthesis represents a potent technique, drastically accelerating the synthesis process. However, the impact of synthetic parameters on microwave-assisted synthesis remains underexplored for many systems. Considering that, this work proposes correlations between properties of the resulting materials and the synthesis conditions. In the case of (W)BiVO4, the choice of solvent was crucial for controlling morphology and crystalline structure. Additionally, tungsten doping and reduced synthesis time proved effective in enhancing photocatalytic activity. As a result, hierarchical structures of W-BiVO4 (prepared in ethylene glycol) / WO3 exhibited a photocurrent 16 times higher than W-BiVO4 (prepared in ethanol) / WO3 for the oxygen evolution reaction (OER). WO3 was modified with GO in a one-pot microwave synthesis, where the crucial effect of the microwave cavity on material properties was observed. By altering temperature and synthesis time, photoactive WO3/GO heterojunctions with adjustable crystalline structure were obtained. The results demonstrated that it is possible to modulate the properties and efficiency of photocatalysts through fine-tuning microwave conditions.
Metal oxides;heterojunctions;microwave-assisted synthesis;photo(electro)catalysis
1
390
INGLES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
CTQ - BÁRBARA SCOLA RODRIGUES UMEHARA.pdf

Contexto

QUÍMICA
ESTRUTURA DA MATÉRIA
-

Banca Examinadora

JULIANA DOS SANTOS DE SOUZA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
JULIANA DOS SANTOS DE SOUZA Docente - PERMANENTE
THIAGO DE CARVALHO CIPRIANO Participante Externo
ITALO ODONE MAZALI Participante Externo
JANAINA DE SOUZA GARCIA Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - Bolsa de Doutorado 48

Vínculo

Bolsa de Fixação
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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