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dc.contributor.authorSantos, Ana Maria Sanches dos
dc.date.accessioned2023-04-06T13:46:20Z
dc.date.available2023-04-06T13:46:20Z
dc.date.issued2023-03-29
dc.identifier.citationSANTOS, Ana Maria Sanches dos. Dinâmica de cargas em semicondutores para fotoeletrólise. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17643.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17643
dc.description.abstractThe present work aims to study the dynamics of charges in nanostructured iron oxide semiconductors in the hematite phase (α-Fe2O3) and hematite modified with Na1+, Zn2+ and Ta5+ used in the generation of hydrogen through photoelectrolysis, a clean, sustainable approach and renewable for fuel production. Photoelectrolysis takes place in a photoelectrochemical (PEC) cell composed of two electrodes, at least one of which is a photoactive semiconductor, immersed in an electrolyte solution and connected by an external circuit. Hematite is studied in this work for use as a photoanode, where the water oxidation reaction occurs, which is the current bottleneck for hydrogen production due to its greater complexity. Recently, an increase in the efficiency of hematite films modified with tetra and pentavalent elements through the method of polymeric precursors with deposition via spin-coating was observed. This increase was induced by the segregation of these elements preferentially on the grain boundaries of the hematite surface. Seeking to assess whether this effect was due to the route of synthesis or to the type of modifier used (Noxidation > 3+), elements with an oxidation number lower than that of Fe3+ were used, as well as a pentavalent element as hematite modifiers by the described method. In order to determine the effects on the load dynamics caused by each element and the position in which each one acted on the photoelectrode structure, measurements of structural, morphological and (photo)electrochemical characterizations were carried out. Although the elements with oxidation numbers lower than Fe3+ have contributed to the increase in the thickness of the films, it was not possible to conclude from the characterizations carried out where these elements acted in the structure of the films and further analyzes are in progress. However, it was observed that these elements worsen or do not modify (Na1+) the hematite charge dynamics processes while the pentavalent element (Ta5+) is responsible for increasing the charge separation efficiency and the external quantum efficiency, reducing the rates surface and bulk recombination as effects of its segregation on the hematite surface.eng
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectSemicondutorespor
dc.subjectFotoeletrólisepor
dc.titleDinâmica de cargas em semicondutores para fotoeletrólisepor
dc.title.alternativeDynamics of charges in semiconductors for photoelectrolysiseng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Ferri, Fábio Aparecido
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8314629367795792por
dc.description.resumoO presente trabalho tem como objetivo o estudo da dinâmica de cargas em semicondutores nanoestruturados de óxido de ferro na fase hematita (α-Fe2O3) e hematita modificada com Na1+, Zn2+ e Ta5+ utilizados na geração de hidrogênio através da fotoeletrólise, uma abordagem limpa, sustentável e renovável para a produção de combustíveis. A fotoeletrólise ocorre em uma célula fotoeletroquímica (PEC) composta por dois eletrodos, com pelo menos um deles sendo um semicondutor fotoativo, imersos em uma solução eletrolítica e conectados por um circuito externo. A hematita é estudada neste trabalho para uso como fotoanodo, onde ocorre a reação de oxidação da água que consiste no atual gargalo para a produção de hidrogênio por sua maior complexidade. Recentemente, observou-se o aumento da eficiência de filmes de hematita modificados com elementos tetra e pentavalentes através do método de precursores poliméricos com deposição via spin-coating. Este aumento foi induzido pela segregação desses elementos preferencialmente nos contornos de grãos da superfície de hematita. Buscando avaliar se esse efeito era devido a rota de síntese ou ao tipo de elemento modificante empregado (Noxidação > 3+), foram utilizados elementos com número de oxidação menor que o do Fe3+ assim como um elemento pentavalente como modificantes da hematita pelo método descrito. A fim de determinar os efeitos na dinâmica de carga provocada por cada elemento e a posição em que cada um atuou na estrutura do fotoeletrodo, foram realizadas medidas de caracterizações estruturais, morfológicas e (foto)eletroquímicas. Embora os elementos com número de oxidação menores que o Fe3+ tenham contribuído para o aumento da espessura dos filmes, não foi possível concluir pelas caracterizações realizadas onde esses elementos atuaram na estrutura dos filmes e mais análises estão em andamento. No entanto, observou-se que esses elementos pioram ou não modificam (Na1+) os processos de dinâmica de carga da hematita enquanto o elemento pentavalente (Ta5+) é responsável por aumentar a eficiência de separação de cargas e a eficiência quântica externa, reduzindo as taxas de recombinação superficial e no bulk como efeitos de sua segregação na superfície da hematita.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.courseEngenharia Física - EFipor


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