Mostrar el registro sencillo del ítem
Desenvolvimento de eletrocatalisadores de sulfeto de molibdênio para produção de hidrogênio via eletrólise da água
dc.contributor.author | Silva, Marina Medina da | |
dc.date.accessioned | 2023-06-02T16:49:16Z | |
dc.date.available | 2023-06-02T16:49:16Z | |
dc.date.issued | 2023-03-31 | |
dc.identifier.citation | SILVA, Marina Medina da. Desenvolvimento de eletrocatalisadores de sulfeto de molibdênio para produção de hidrogênio via eletrólise da água. 2023. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18109. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18109 | |
dc.description.abstract | The amorphous molybdenum sulfide, MoSx, has shown to be an excellent electrocatalyst for the hydrogen evolution reaction (HER) and can be synthesized by electrodeposition. In this study, the electrodeposition of MoSx on conductive FTO, Ti, TiO2 semiconductor in the form of film (TiO2) and nanotubes (TiO2 NT), and carbon paper (CP) substrates was investigated. The deposition conditions and the relationship between the structure, morphology, and composition of the prepared films with the electrocatalytic activity for HER were studied. The results showed that the metal substrate, in comparison with FTO, reduced the resistance at the substrate/catalyst interface, as the value for FTO was almost 8 times higher than the value for the Ti substrate. The ease of electrical transport between Ti-MoSx had an effect on the Tafel coefficient, decreasing the value from 110 mV dec-1 in MoSx/FTO to 75 mV dec-1 in MoSx/Ti. The higher electrocatalytic activity for HER of the MoSx/Ti electrode was also observed at the overpotential required to reach -10 mA cm-2 (10), as this electrode required 123 mV, while the value for MoSx/FTO was 262 mV. The deposition of MoSx on TiO2 NT affected the catalyst growth mechanism, altering the MoSx chemical composition. XPS analysis showed an increase in the atomic percentage of the most active site for HER (Sbridg), in which a value of 47% was observed for MoSx deposited on a TiO2 film, while for MoSx deposited on TiO2 NT, the percentage increased to 67%. This result was related to the decrease in the 10, in which MoSx/TiO2 required 190 mV, while the value for MoSx/TiO2 NT was only 93 mV. However, this electrode was not stable, possibly due to greater exposure to the breaking of S-S bonds after H adsorption. Deposition on CP was possible after treatment to increase substrate hydrophilicity. After analyzing the deposition conditions, the electrode was applied as a cathode in the PEM electrolyzer at the Jülich Forschungszentrum, proving to be active for the RDH and stable under the operating conditions in which it was evaluated. In summary, the study of the type of substrate used for MoSx electrodeposition was essential to increase the catalyst´ electrocatalytic activity for HER. | eng |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Sulfeto de molibdênio amorfo | por |
dc.subject | Amorphous molybdenum sulfide | eng |
dc.subject | Reação de desprendimento de hidrogênio | por |
dc.subject | Hydrogen evolution reaction | eng |
dc.subject | Eletrólise da água | por |
dc.subject | Water electrolysis | eng |
dc.subject | Eletrodeposição | por |
dc.subject | Electrodeposition | eng |
dc.subject | Efeito do substrato | por |
dc.subject | Substrate effect | eng |
dc.title | Desenvolvimento de eletrocatalisadores de sulfeto de molibdênio para produção de hidrogênio via eletrólise da água | por |
dc.title.alternative | Development of molybdenum sulfide electrocatalyst for hydrogen production via water electrolysis | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Mascaro, Lucia Helena | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9130022476352844 | por |
dc.description.resumo | O sulfeto de molibdênio amorfo, MoSx, tem se mostrado um excelente eletrocatalisador para a reação de desprendimento de hidrogênio (RDH), podendo ser sintetizado por eletrodeposição. Neste presente trabalho, estudou-se a eletrodeposição do MoSx em substrato condutor de FTO, substrato metálico de Ti e substrato semicondutor de TiO2 na forma de filme e nanotubos e substrato de papel de carbono (PC). Foram estudadas as condições de deposição e a relação da estrutura, morfologia e composição dos filmes preparados com a atividade eletrocatalítica para a RDH. Os resultados mostraram que o substrato metálico, em comparação ao FTO, atuou na diminuição da resistência na interface substrato/catalisador, visto que o valor para o FTO foi quase 8 vezes maior do que o valor encontrado para o substrato de Ti. A facilidade do transporte elétrico entre Ti-MoSx comparado ao FTO-MoSx, teve efeito nos valores do coeficiente de Tafel, diminuindo o valor de 110 mV dec-1 no MoSx/FTO, para 75 mV dec-1 no eletrodo MoSx/Ti. A maior atividade eletrocatalítica para a RDH do eletrodo MoSx/Ti também foi verificada no sobrepotencial necessário para atingir -10 mA cm-2 (10), visto que este eletrodo necessitou de 123 mV, enquanto o valor para o MoSx/FTO foi de 262 mV. A deposição do MoSx sobre TiO2 na forma de nanotubos (TiO2 NT) teve efeito no mecanismo de crescimento do catalisador, alterando a composição química do MoSx. Através de análises de XPS foi possível constatar um aumento do percentual atômico do sítio mais ativo para RDH (Sponte), em que o valor de 47% foi observado para o MoSx depositado sobre um filme de TiO2, enquanto, para o MoSx depositado em TiO2NT, o percentual aumentou para 67%. Este resultado está relacionado com a diminuição do valor de 10, em que o MoSx/TiO2 necessitou de 190 mV, enquanto o valor para o MoSx/TiO2 NT foi de apenas 93 mV. No entanto, este eletrodo não apresentou estabilidade devido, possivelmente, à maior exposição à quebra das ligações S-S após a adsorção do H. A deposição em PC foi possível após tratamento para aumentar a hidrofilicidade do substrato. Após análise das condições de deposição, o eletrodo foi aplicado como cátodo no eletrolisador PEM pertencente ao Jülich Forschungszentrum, mostrando ser ativo para a RDH e estável nas condições de operação em que foi avaliado. Em suma, o estudo do tipo de substrato utilizado para a eletrodeposição do MoSx é essencial para que o catalisador apresente aumento da atividade eletrocatalítica para a RDH. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA | por |
dc.description.sponsorshipId | 2017/12794-2 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/2741194964271911 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0003-0634-3613 | por |