O pesquisador Dyovani Coelho, pós-doutorando no Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (DQ – UFSCar) e integrante do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), é o autor principal do artigo “Bi Electrodeposition on WO3 Photoanode to Improve the Photoactivity of the WO3/BiVO4 Heterostructure to Water Splitting”, publicado no Chemical Engineering Journal.
O trabalho, publicado recentemente, avalia um inédito método de obtenção de heteroestruturas a partir da eletrodeposição de um precursor metálico, neste caso o bismuto (Bi), sobre uma camada de trióxido de tungstênio (WO3) e sua posterior conversão para vanadato de bismuto (BiVO4) a partir da adição de metavanadato de amônio (NH4VO3) e tratamento térmico. Dyovani explica que dessa forma se esperava a formação mais eficiente de uma heterojunção entre as camadas de WO3 e BiVO4, devido, principalmente, à característica da eletrodeposição, que garante uma deposição inicial com contato mais efetivo entre o eletrodepósito e o substrato.
“Nesta pesquisa a heteroestrutura foi aplicada para a conversão de luz em energia química útil a partir da fotoeletrodecomposição da água em hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) Esse é um tipo de energia renovável e sustentável, visto que a produção de H2 por fotoeletrodecomposição da água não gera gás carbônico (CO2),salvo se o input de energia elétrica no sistema for de fonte renovável também, como painéis solares, por exemplo”, detalha o pesquisador.
Comumente em células fotoeletroquímicas a separação da molécula de água em H2 e O2 ocorre em locais distintos: a produção de H2 ocorre no catodo enquanto a produção de O2 ocorre no anodo. Na pesquisa em questão, o material WO3/BiVO4 funciona como um fotoanodo e atua na reação de produção de O2, a etapa mais difícil na decomposição da água, enquanto a produção de H2 ocorre no catodo.
“Como resultado da pesquisa, apontamos que a etapa de eletrodeposição do metal precursor Bi sobre a camada de WO3 para a formação da heteroestrutura aumenta 300 vezes a eficiência do dispositivo se comparado com o método convencional de drop-casting e 6 vezes se comparado com o método de spin-coating. Ou seja, o uso de técnicas de eletrodeposição podem ser uma excelente alternativa para a produção de heterojunções mais eficientes”, explica.
Lúcia Mascaro, professora do DQ – UFSCar — também integrante do CDMF — e supervisora desta pesquisa, acrescenta que as técnicas usadas no estudo são mais simples e mais baratas que as rotas convencionais, bem como os materiais usados são abundantes e menos tóxicos. “Com estes resultados esperamos alcançar um novo patamar de desempenho de células fotoeletroquímicas usadas em water splitting. O próximo passo é modificar esses semicondutores com cocatalisadores, formando heteroestruturas que possam melhorar o desempenho destes materiais tornando-os viáveis para construção de dispositivos a serem usados na geração do chamado hidrogênio verde”, conclui.
O trabalho também conta com a colaboração dos pesquisadores João Pedro. R.S. Gaudêncio, Saulo A. Carminati, Francisco W.P. Ribeiro e Ana Flávia Nogueira.
O artigo “Bi electrodeposition on WO3 photoanode to improve the photoactivity of the WO3/BiVO4 heterostructure to water splitting” está disponível AQUI.
CDMF
O CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
