Semicondutores Heteroestruturados: Uma Abordagem Sobre Os Principais Desafios Para a Obtenção E Aplicação Em Processos Fotoquímicos Ambientais E Energéticos

Abstract

The study of the heterostructures aim the development of physico-chemical and photocatalytic properties higher than their isolated phases, which makes it possible to obtain higher efficiency and lower cost in several technological processes. Recently the heterostructured materials have been extensively used in the development of alternative technologies either for environmental pollution control or for renewable energy production, among other applications. However, the obtaining of a heterostructure with suitable features is not trivial. In this way, this review article presents a broad discussion about methods of obtaining heterostructures formed by semiconductors and their applications in the photochemical processes, mainly in the environmental field. It will be addressed the use of the heterostructures in photocatalytic application for the organic pollutants degradation, heavy metals removal, the inactivation of pathogenic microorganisms, beyond of the volatile organic compounds (VOC's) photooxidation and the photocatalytic abatement of nitrogen oxide (NO x) in gaseous phase. Finally, a discussion about the carbon dioxide (CO 2) photoreduction and hydrogen (H 2) production focusing mainly in the chemical energy production will be presented.

Estudo da degradação do pesticida fipronil utilizando heteroestruturas de semicondutores de BiVO4/CePO4 e CePO4/BiVO4

“…As menores energias do gap visualizadas para as heteroestruturas indicaram a efetivação na formação da junção entre os dois semicondutores e a formação de um nível intermediário entre a banda de valência e a banda de condução na região de interface [10,40]. A formação das heteroestruturas favoreceu a diminuição do valor de band gap, deslocando a absorção para o espectro visível e indicando a formação da heterojunção, a qual é capaz de diminuir a velocidade na recombinação do par elétron/ buraco, aumentando o tempo de vida dos portadores de cargas e, dessa forma, atuando na melhoria em processos fotocatalíticos [10,11,23].…”

“…A degradação de pesticidas ocorre naturalmente por ação microbiana, redução e oxidação, contudo devido à grande presença dos mesmos nos ambientes terrestres e aquáticos, a degradação natural é ineficiente, sendo necessário o uso de tecnologias para contribuir e acelerar o processo. Desta forma, como uma proposta de acelerar a degradação do fipronil, neste trabalho foi realizado um estudo envolvendo um processo oxidativo avançado (POA) utilizando heteroestruturas compostas por semicondutores fotoativos, denominados de fotocatalisadores [5][6][7][8][9][10][11]. Contudo, um dos fatores que colaboram para eficiência desse processo é a manutenção da separação do par elétron/buraco e foi neste sentido a proposta da utilização de heteroestruturas de junção lateral entre os semicondutores BiVO 4 e CePO 4 .…”

“…Contudo, um dos fatores que colaboram para eficiência desse processo é a manutenção da separação do par elétron/buraco e foi neste sentido a proposta da utilização de heteroestruturas de junção lateral entre os semicondutores BiVO 4 e CePO 4 . A escolha dos semicondutores deste trabalho foi baseada em estudos promissores demonstrados na literatura [5][6][7][8][9][10][11][12][13][14], nos quais os materiais escolhidos apresentam propriedades como absorção de fótons de comprimento de onda na faixa do visível, boa atividade fotocatalítica frente a compostos orgânicos, baixa toxicidade ambiental e produção de hidrogênio via water splitting [14][15][16][17]. Logo, devido às características e aplicações, a formação de uma heteroestrutura entre os semicondutores BiVO 4 e CePO 4 tende a formar fotocatalisadores mais eficientes, com maior aplicabilidade ambiental e baixa toxicidade.…”

Preparation of Bi-based heterostructures through the one-pot method with the potential to photocatalytic applications

“…[19] Some examples of heterojunction formation are the reactions where preformed materials are coupled to semiconductors due to changes in pH, [20] pressure, [21] and temperature, [22] making the process unreproductive. [23] Therefore, this work aims to show an easy way to synthesize Bi-based heterostructures through a facile method and use the produced compounds for the photooxidation of organic pollutants. Besides characterizing structurally, electrically, and morphologically, the study aims to understand the effect of calcination treatment and the correlation with the photocatalytic capacity of the prepared samples.…”

Preparação de catalisadores Pt/CeO2 via método de redução por álcool para a oxidação preferencial de monóxido de carbono em misturas ricas em hidrogênio (PROX-CO)

“…O papel do estanho foi de enfraquecer a ligação Pt-CO, aumentando a atividade catalítica já em condições de baixas temperaturas.16 De maneira geral, um material é classificado como um semicondutor quando apresenta uma resistividade elétrica à temperatura ambiente na faixa de 10-2 e 10 9 Ω.cm, referente a valores intermediários entre bons condutores e bons isolantes. De forma bastante simplificada, um semicondutor é do tipo n (negativo) pelo excesso de um elétron nessa estrutura(BUENO et al, 2019).…”