dc.contributor.author | Silva, Ermeson David dos Santos | |
dc.date.accessioned | 2024-07-19T12:37:49Z | |
dc.date.available | 2024-07-19T12:37:49Z | |
dc.date.issued | 2024-03-28 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20155 | |
dc.description.abstract | Global population growth, reaching 8 billion people in November 2022, will continue to impose significant pressures on industrial production, agriculture, urban mobility, and energy demand. Coupled with the depletion of fossil fuels and the increasing need for renewable energy, H2 has emerged as a sustainable energy source due to its high energy content and low environmental impact. Water electrolysis for H2 and O2 production has been explored as an eco-friendly approach providing clean and easily transportable fuel for large industries. However, the development of efficient electrocatalysts based on metals such as Ni, Cu, Co, Fe, Mo and W is essential due to the high cost associated with platinum, one of the most efficient materials for the process. Among catalysts based on these materials, metal oxide nanoparticles, such as CuOx, stand out for their high efficiency in energy capture applications. However, corrosion poses a significant challenge for this material as the bandgaps of these materials may cover the oxidation/reduction potentials of water. In this study, electrocatalysts were developed using CuOx thin films, which were subjected to thermal treatment at 500°C and 600°C in atmospheres containing O2 and N2. Additionally, the effect of TiO2 coating as a protective layer against CuOx corrosion was investigated, with deposition carried out using ultraviolet radiation. Electrodes treated in N2 atmosphere at 600°C, with and without TiO2 coating, showed superior catalytic activity in the HER. Conversely, for the OER, samples treated in O2 atmosphere at 500°C and 600°C performed better. Electrodes produced in N2 atmosphere exhibited higher ESCA, indicating a greater number of active sites exposed to surface reactions. The results strengthen the idea that TiO2 acts as a protective layer, preventing rapid electron-hole recombination and thereby the rapid corrosion of CuOx. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | 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 | Nanopartículas | por |
dc.subject | CuOx | por |
dc.subject | TiO2 | por |
dc.subject | Eletrólise da água | por |
dc.subject | Water splitting | eng |
dc.subject | Nanoparticles | eng |
dc.title | Síntese de nanopartículas de CuO e aplicações catalíticas | por |
dc.title.alternative | Synthesis of CuO nanoparticles and catalytic applications | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Cordeiro, Marco Aurelio Liutheviciene | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4787678071396324 | por |
dc.description.resumo | O crescimento populacional global, que atingiu o número de 8 bilhões de pessoas em novembro de 2022, continuará a impor pressões significativas no crescimento da produção industrial, pecuária, mobilidade urbana e demanda energética. Aliado ao esgotamento dos combustíveis fósseis e à crescente necessidade de energia renovável, o H2 emergiu como uma fonte de energia sustentável devido ao seu alto teor energético e baixo impacto ambiental. A eletrólise da água para a produção de H2 e O2 tem sido explorada como uma abordagem ecoamigável para fornecer um combustível limpo e facilmente transportável para indústrias de grande porte. No entanto, o desenvolvimento de eletrocatalisadores eficientes à base de metais, como Ni, Cu, Co, Fe, Mo e W torna-se essencial devido ao custo elevado associado à platina (um dos materiais mais eficientes para o processo). Entre catalisadores a base desses materiais, as nanopartículas de óxidos metálicos, como o CuOx, destacam-se por sua alta eficiência em aplicações de captura de energia. Porém, a propensão desse material a corrosão representa um desafio significativo, pois os bandgaps desses materiais podem cobrir os potenciais de oxidação/redução da água. Com isso, neste estudo, foram elaborados eletrocatalisadores utilizando filmes de CuOx, os quais foram submetidos a tratamento térmico a 500°C e 600°C em atmosferas contendo O2 e N2. Adicionalmente, investigou-se o possível efeito do recobrimento de TiO2 como camada protetiva contra a corrosão do CuOx, cuja deposição foi realizada mediante o uso de radiação ultravioleta. Os eletrodos tratados termicamente em atmosfera de N2 a 600°C, com e sem o recobrimento de TiO2, mostraram uma atividade catalítica superior na REH. Por outro lado, para REO, as amostras tratadas termicamente em atmosfera de O2 a 500°C e 600°C foram melhores. Eletrodos produzidos na atmosfera de N2, apresentaram ESCA maior, indicando um maior número de locais ativos expostos a reações superficiais. Os resultados fortalecem a ideia de que o TiO2 age com uma camada de proteção, evitando a rápida recombinação eletron-buraco e com isso, a rápida corrosão do CuOx. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.description.sponsorshipId | 131331/2021-3, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/5128932687931370 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0002-9486-1957 | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0001-6287-3083 | por |