Fotoeletrodos de dióxido de titânio sensibilizados com pontos quânticos de telureto de cádmio para obtenção de hidrogênio verde via fotoeletrocatálise

Abstract

O trabalho aborda a produção de eletrodos fotoativos para produção fotoeletrocatalítica de hidrogênio, baseados em heterojunções de estruturas nanotubulares de dióxido de titânio (TiO2) sensibilizadas com pontos quânticos de Telureto de Cádmio (CdTe). Os pontos quânticos foram obtidos em célula eletroquímica de cavidade, estabilizados com ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) e passaram por tratamento térmico (1 a 12 horas), visando modulação de seu tamanho (2,0 nm a 3,6 nm) e, consequentemente, de suas propriedades ópticas (λabs,1h = 489 nm a λabs,12h = 593 nm; λem,1h = 528 nm à λem,12h = 643 nm) e eletrônicas (Eg,1h = 2,37 eV a Eg,12h = 1,94 eV). O rendimento quântico de fotoluminescência também foi realizado, atingindo 25,0% para a amostra CdTe-MPA 3,2 nm. As placas de TiO2 foram sensibilizadas com CdTe-MPA em diferentes tempos de imersão (3 a 24 horas) e os eletrodos foram caracterizados eletroquimicamente. As melhores fotorrespostas foram observadas para as heterojunções TiO2@CdTe-MPA 2,0 nm 3h (1,2 mA cm-2), e 3,5 nm 6h (0,90 mA cm-2), superando significativamente o TiO2 puro (0,22 mA cm-2), 5,45x e 4,09x, respectivamente. Na produção de hidrogênio, o TiO2@CdTe-MPA 2,0 nm 3h apresentou melhor resultado, com rendimento de 2,90 mL cm-2 de H2(g), aproximadamente 4,6 vezes maior que o TiO2 puro. Desta forma, os resultados evidenciam o potencial das heterojunções TiO2@CdTe-MPA como rota simples, eficaz e ambientalmente promissora para geração de hidrogênio limpo utilizando luz solar.