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https://repositorio.ifgoiano.edu.br/handle/prefix/4992
Tipo: | Dissertação |
Título: | BOOSTING LIGHT-DRIVEN PHOTOELECTROCATALYTIC WATER OXIDATION BY USING GREEN SOURCE-BASED CARBON QUANTUM DOTS |
Autor(es): | Fonseca, Gabriel Cabral da |
Primeiro Orientador: | Souza, João Carlos Perbone de |
Primeiro Membro da Banca: | Iost, Rodrigo Michelin |
Segundo Membro da Banca: | Colombo, Rafael Neri Prystaj |
Resumo: | A síntese de pontos quânticos de carbono (PQCs) a partir de resíduos lignocelulósicos é uma alternativa sustentável, ambientalmente favorável e de baixo custo para produzir nanopartículas de carbono para diversas aplicações. Neste trabalho, estudamos a influência da conjugação de ftalocianina tetrassulfonada de níquel (NiTSPc) e PQCs de fonte sustentável para aplicação em processo de separação fotoeletrocatalítica da água. Os PQCs sintetizados foram caracterizados por espetroscopia Raman, infravermelho, ultravioleta-visível e fluorescência, e microscopia eletrônica de transmissão. Para os estudos de fotoeletrocatálise os eletrodos de trabalho foram produzidos sobre um vidro recoberto com óxido de índio dopado com estanho (ITO) utilizando a técnica layer-by-layer. A voltametria cíclica e a cronoamperometria foram utilizadas para avaliar o desempenho fotoeletrocatalítico no escuro e sob irradiação de luz azul e ultravioleta (UV). Sob luz azul, a densidade de corrente de NiTSPc/PCQ aumentou de 0,79 ± 0,03 µA cm-2 para 1,48 ± 0,11 µA cm-2 e sob luz UV de 0,77 ± 0,10 µA cm-2 para 3,83 ± 0,23 µA cm-2 , o que é 1,9 e 6,5 vezes a densidade de fotocorrente de CQD15 e ITO, respetivamente. O aumento da densidade de fotocorrente no eletrodo NiTSPc/PQC poder estar associado aos holes fotogerados na banda de valência do PQC que oxidam a água em oxigênio. Ao mesmo tempo, os elétrons fotogerados são transferidos dos PQCs para o NiTSPc e então para o contra eletrodo, resultando numa maior densidade de fotocorrente. Assim, os resíduos lignocelulósicos, como a biomassa da cana-de-açúcar, são uma excelente fonte de carbono para a fácil síntese de PQCs, oferecendo um destino para este resíduo e apresentando um nanomaterial ambientalmente sustentável para aumentar a oxidação fotoeletrocatalítica da água sob irradiação. |
Abstract: | The synthesis of carbon quantum dots (CQDs) from lignocellulosic waste is a sustainable, environmentally friendly, and low-cost alternative to produce very versatile carbon nanoparticles. Herein, we study the influence of conjugation of nickel tetrasulfonated phthalocyanine (NiTSPc) and green source-based CQDs in photoelectrocatalytic water splitting. The synthesized CQDs were characterized by Raman, infrared, ultraviolet-visible, and fluorescence spectroscopy, and transmission electron microscopy. For photoelectrocatalysis studies, working electrodes were produced over a glass covered with tindoped indium oxide (ITO) using the layer-by-layer technique. Cyclic voltammetry and chronoamperometry were used to evaluate the photoelectrocatalytic performance at dark and under blue and UV light irradiation. Under blue light, the current density of NiTSPc/CQD increased from 0.79 ± 0.03 µA cm-2 to 1.48 ± 0.11 µA cm-2 and under UV from 0.77 ± 0.10 µA cm-2 to 3.83 ± 0.23 µA cm-2 when turning on the UV light, which is 1.9 and 6.5 times the photocurrent of CQD15 and bare ITO, respectively. The increase in photocurrent density in the NiTSPc/CQD electrode may be associated with photogenerated holes in the valence band of PQC that oxidize water to oxygen. At the same time, the photogenerated electrons are transferred from CQDs to NiTSPc and then to the counter electrode. Thereupon, lignocellulosic residues, such as sugarcane biomass, are an excellent carbon source for facile synthesis of CQDs, offering a destination for this residue and presenting an environment-friendly nanomaterial for boosting light-driven photoelectrocatalytic water oxidation. |
Palavras-chave: | carbon quantum dots photoelectrocatalysis water oxidation reaction |
Área do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA |
Idioma: | eng |
Pais: | Brasil |
Editor: | Instituto Federal Goiano |
Sigla da Instituição: | IF Goiano |
Campus: | Campus Rio Verde |
Programa/Curso: | Programa de Pós-Graduação em Agroquímica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ifgoiano.edu.br/handle/prefix/4992 |
Data do documento: | 16-Dez-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Agroquímica |
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