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Previous issue date: 2015-11-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Among the variety of semiconductor materials investigated to apply in electrochemical cells bismuth vanadate (BiVO4) is one of the candidate which would be used as photoanode. Thus, this study aimed to synthesize thin films of BiVO4 and their modification with a thin layer of iron (III) oxyhydroxide (FeOOH) by photodeposition and study their photoelectrocatalytic properties. The optimization of BiVO4 synthesis condition was assessed by a factorial design 23 and an analysis of univariate type. The
parameters studied were annealing temperature (500 and 600 °C), calcinations time (30, 60, 150 and 270 min.), solvent type employed for dissolving the BiVO4 precursor reagents (poly ethylene glycol 300-PEG 300, PEG 400, ethylene glycol-EG, mixture 1:1 by volume of PEG 300 and EG), deposition
method of BiVO4 films (dropping and spin coating) and method of drying layers (heating at 500 °C, heat gun and no drying). From the optimized condition BiVO4 film was prepared by dissolving bismuth (III) nitrate and ammonium metavanadate in a mixture of 1:1 by volume of EG and PEG 300, it was
deposited onto glass containing FTO by spin coating and then calcinated directly at 500 °C for 60 min. The photodeposition was carried out in the mixture FeSO4 and sodium citrate medium both 1 mmol L-1 and pH 4.7 by applying the open circuit potential for 5 min. and under light incidence. and then polarizing at 1.2 V for 1 min. BiVO4 and BiVO4/FeOOH films were characterized by XRD, SEM, EDS, UV-vis, voltammetry (cyclic and linear) and electrochemical impedance spectroscopy. The results reveled that photocurrent values increased 2.5 times at 0.71 V and the on set potential shifted to less positive value in the presence of FeOOH, also there was a considerable reduction of the charge
transfer resistance in the interface photoanode/solution. The bare BiVO4 films were photostable during the illumination time studied which was 4 h. However, the modified films did not show the same behavior, the photocurrent value decreased 29% after 4 h illuminated. The results in the sulphite presence showed that photocurrent value for bare BiVO4 and BiVO4/FeOOH were less than the maximum photocurrent value which would achieve for this materias. / Dentre os diversos materiais semicondutores estudados para aplicação em células fotoeletroquímicas encontra-se o vanadato de bismuto (BiVO4), o qual pode ser utilizado como fotoanodo. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo principal a síntese de filmes finos de BiVO4 e sua modificação com uma fina camada de oxihidróxido de ferro (III) (FeOOH) por
fotodeposição e avaliação das propriedades fotoeletrocatalíticas destes materiais. A otimização das condições de síntese do BiVO4 foi avaliada por um planejamento fatorial 23 e por uma análise do tipo univariada. Os parâmetros estudados foram temperatura de calcinação (500 e 600 °C), tempo de calcinação (30, 60, 150 e 270 min.), tipo de solvente empregado para dissolução dos reagentes precursores do BiVO4 (polietileno glicol 300-PEG 300, PEG 400, etileno glicol-EG, mistura 1:1 em volume de PEG 300 e EG), método de deposição dos filmes de BiVO4 (dropping e spin coating) e método de secagem
das camadas dos filmes (aquecimento a 500 °C, soprador térmico e sem secar). Nas condições otimizadas o filme de BiVO4 foi preparado pela dissolução de nitrato de bismuto (III) e metavanadato de amônio em uma mistura de 1:1 em volume de EG e PEG 300, depositado sobre vidro contendo FTO por spin coating e depois calcinado diretamente a 500 ºC por 60 min. A fotodeposição foi realizada em meio da mistura FeSO4 e citrato de sódio ambos a 1 mmol L-1 e pH 4,7, aplicando-se o potencial de circuito aberto por 5 min. e com incidência de luz, seguida de polarização em 1,2 V por 1 min. Os filmes de BiVO4 e BiVO4/FeOOH foram caracterizados por DRX, MEV, EDX, UV-vis, voltametria (cíclica e linear) e espectroscopia de impedância eletroquímica. Os resultados mostram que na presença do FeOOH houve aumento de 2,5 vezes nos valores de densidade fotocorrente em 0,71 V e o potencial de on set deslocou-se para valores menos positivos, bem como uma redução considerável na resistência de transferência de carga na interface fotoanodo/solução. Os filmes de BiVO4 puro apresentaram-se fotoestáveis durante o tempo de iluminação estudado, 4 h. No entanto, os filmes modificados não apresentaram o mesmo comportamento, houve um decréscimo de 29% no valor de densidade de fotocorrente após 4 h de iluminação. O estudo na presença do sulfito mostrou que os valores de fotocorrentes para o BiVO4 puro e o BiVO4/FeOOH estão abaixo do valor máximo que se poderia obter para estes materiais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7833 |
| Date | 27 November 2015 |
| Creators | Araújo, Moisés Albuquerque de |
| Contributors | Sales, Lucia Helena Mascaro |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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