Tese de Doutorado #311: Lígia Parreira de Souza

Uma maneira muito interessante de aproveitar a energia solar é convertê-la em energia química (combustível), como por exemplo na produção solar de H2 via dissociação da molécula de água. Neste trabalho, filmes finos de hematita foram preparados por um método sol-gel e investigados como fotoanodos na produção de H2 via hidrólise fotoassistida. Foram realizados dois estudos sistemáticos sobre os efeitos da temperatura do tratamento térmico (annealing) e sobre a dopagem do material com átomos de Sn. O desempenho do material não intencionalmente dopado foi profundamente afetada pela temperatura do tratamento térmico e observamos um aumento abrupto da fotocorrente para filmes tratados em altas temperaturas (>750 °C). A partir de análises das espectroscopias de impedância (EIS) e de fotoelétrons (XPS), uma forte correlação entre fotocorrente, densidade de portadores e concentração de Sn foi estabelecida. Já o estudo do material intencionalmente dopado com Sn mostrou que além de atuar como impureza doadora, o Sn contribui para o aumento da fotocorrente por facilitar a reação de oxidação da água. Foram investigados também os efeitos da temperatura e da incorporação de Sn nas propriedades ópticas dos filmes finos de hematita. A função dielétrica dos filmes foi determinada por elipsometria espectroscópica. Nenhuma variação do bandgap (2.21 eV) foi induzida pela temperatura de annealing ou presença de Sn. No entanto, a análise detalhada das funções dielétricas contribuiu para o entendimento do desempenho fotoeletroquímico dos filmes.