Descrição
O rápido desenvolvimento tecnológico tem aumentado a demanda por energia. Neste sentido, a busca por fontes alternativas de energia, de baixo custo, sustentáveis e livres de emissão de poluentes é apontado como grande desafio da humanidade para as próximas décadas [1-5]. Um exemplo é o Sol que pode facilmente fornecer energia suficiente para todas as nossas necessidades energéticas caso seja encontrada uma maneira de utilizá-la com eficiência. A maneira mais elegante, prática e potencialmente mais eficiente para armazenar energia solar é converter sua energia eletromagnética diretamente na forma de energia química. Esse processo é conhecido como fotoeletrocatalise ou fotossíntese artificial. Os dispositivos fotoeletroquímicos que realizam essa conversão se utilizam de elementos abundantes como água, minerais na forma de óxido e a energia solar, realizando a “quebra” da molécula da água induzida pela luz, gerando H2 e O2 na forma de gás. Dentre os minerais abundantes na natureza o óxido de ferro, um semicondutor tipo-n, surge como o mais promissor dos candidatos para essa aplicação devido a sua excelente capacidade de absorção de luz na região do espectro do sol, boa estabilidade química em solução e abundância na natureza [2]. No entanto, o seu baixo desempenho como fotoeletrodo tem limitado o desenvolvimento comercial desses dispositivos. Os principais motivos pela baixa eficiência estão relacionados as propriedades optoeletrônicas: (i) pobre condutividade eletrônica, alta taxa recombinação do par elétronburaco fotogerado; e a (ii) necessidade de um sobrepotencial para que ocorra a difusão do buraco (h+) e seja promovido o processo de oxidação da água [3]. A busca por estratégias que possibilitem superar taislimitações tem motivado intensa pesquisa por parte da comunidade cientifica da área. Neste colóquio serão abordados os recentes avanços no design de nanoestruturas, bem como no desenvolvimento de estratégias para superar as limitações óticas e eletrônicas (transporte de carga na interface sólido-líquido), futuros desafios e a contribuição da parceria LNNAO-UFABC no desenvolvimento desta tecnologia. Palavras-chave: óxidos de ferro, nanostruturas, semicondutor tipo-n, geração de hidrogênio, energia solar. [1] Carvalho Jr, W.M.; Souza, F.L.; J. Mater. Research, 2014, 29(1), 16-28. [2] Bard A. J.; Fox, M. A.; Account. Chem. Research, 1985, (28), 141-145. [3] Sivula K.; Formal F. Le.; Gratzel M.; ChemSusChem, 2011, 4(4), 432). [4] Souza-Jr, J.B.; Souza, F.L.; Vayssieres, L.; Varghese, O.K. Appl. Phys. Letters, 119, 20, 200501, 2021. [5] Bedin, K.C.; Rodriguez-Gutierrez, I.; Peregrino, L.R.P.; Vayssieres, L.; Souza, F.L.; J. Amer. Ceram. Soc., in press 2022. DOI https://doi.org/10.1111/jace.18460Quando?
