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    Biocompósitos de ZnO e biosílica da diatomácea marinha Thalassiosira pseudonana: potenciais fotoletrodos
    (Universidade Federal de São Paulo, 2022-08-22) Hata, Gabriel Yuji [UNIFESP]; Mazzo, Tatiana Martelli [UNIFESP]; Barrera-Alba, José Juan [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/8344948488470601; http://lattes.cnpq.br/8843091201331133; http://lattes.cnpq.br/5392413728300520; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
    Em 2021 foi proclamada pela ONU o início da Década da Ciência Oceânica para o Desenvolvimento Sustentável e, com isso, o desenvolvimento de materiais sustentáveis de origem marinha passa a ter um maior destaque. As microalgas, organismos fitoplanctônicos vem ganhando notoriedade devido a sua vasta gama de aplicações especialmente as diatomáceas devido o seu grande potencial para a aplicação em energia solar como um substrato cerâmico composto de nanoporos hierarquicamente ordenados e com resistência térmica e química. O presente trabalho teve como objetivo produzir um fotoeletrodo com potencial para aplicação fotovoltaica formado a partir dos compostos de biosílica extraída da Thalassiosira pseudonana (BMAK 172) e óxido de zinco, estudando os parâmetros estruturais, morfológicos e fotoeletroquímicos deste material. Para tal, foram preparados fotoeletrodos de biosílica pura, de ZnO puro e de 3 compósitos de ZnO/Biosílica em diferentes proporções (25, 50 e 75% de biosílica). Todos os materiais obtidos no presente trabalho foram caracterizados por Difração de Raio X (DRX), Microscopia Eletrônica de Alta Emissão de Campo (MEV-FEG), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (ATR-FTIR), Espectroscopia de Absorção de Luz na Região do Ultravioleta-Visível (UV-Vis), Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) e a Voltametria linear. Como resultados, constatou-se pelas técnicas de DRX, ATR-FTIR e MEV-FEG o êxito do cultivo e da extração da biosílica de alta pureza. Além disso, por meio das técnicas de DRX, ATR-FTIR, UV-Vis, MEV-FEG foi confirmada a formação química dos compósitos ZnO/Biosílica. Através da técnica de voltametria linear e o EIE, observou-se que todos os fotoeletrodos desenvolvidos no presente trabalho apresentaram densidade de corrente, sendo que o fotoeletrodo que apresentou o maior desempenho foi o do compósito ZnO/Biosílica 75 devido a formação de uma heterojunção do tipo 2 que permite a melhor separação de cargas possível assim como a menor taxa de recombinação de elétrons, indicando que através do uso de um recurso marinho sustentável e processos de cultivo/síntese ecologicamente amigáveis, fáceis e de baixo custo, obteve-se um potencial fotoeletrodo para aplicação em células fotovoltaicas.
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    Estudo de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) e óxido de zinco (ZnO) para aplicação como eletrodos de células solares
    (Universidade Federal de São Paulo, 2022-12-15) Silva, Victoria Regina Herbst do Amaral [UNIFESP]; Mazzo, Tatiana Martelli [UNIFESP]; Trindade, Leticia Guerreiro da; http://lattes.cnpq.br/1719450522307763; http://lattes.cnpq.br/8843091201331133; http://lattes.cnpq.br/9204045606305316; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
    A demanda por energia sustentável, renovável e de baixo custo que pudessem vir a se tornar alternativa à demanda dos combustíveis fósseis fez nascer um mercado voltado a energias renováveis como a eólica, a oceânica e em destaque, a solar. Nesta pesquisa, foi realizado um estudo da viabilidade do uso de semicondutores como o ZnO e o TiO2, em suas formas puras bem como em compósitos com ambos os materiais, na fabricação de fotoeletrodos de célula solar. Estes materiais são conhecidos por apresentarem potencial fotovoltaico para aplicações em células solares de 3° geração. Além disso, são materiais de baixo custo e de grande abundância. Os materiais foram sintetizados utilizando os métodos de coprecipitação e sol-gel. O compósito ZnO/TiO2 foi preparado pelo método de mistura de óxidos, utilizando diferentes concentrações em massa de cada um dos materiais. Todos os materiais foram caracterizados utilizando diferentes técnicas para determinar as características estruturais e morfológicas, assim como a propriedade fotoeletroquímica. Pela técnica de difração de raios X observamos que foi obtido ZnO com estrutura do tipo wurtizita e TiO2 com estrutura do tipo anatase e ambos livres de fase secundária demonstrando que os métodos de síntese foram eficientes. As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura mostram partículas de ZnO com formato de flores formadas por nanopétalas e de TiO2, formato esférico e aglomerado. A propriedade fotoeletroquímica dos eletrodos foi avaliada por voltametria linear e observamos que todos os materiais, puros e compósitos, apresentam densidade de corrente em 1,7 eV sendo que o compósito TiO2 /ZnO 25% foi o de melhor desempenho justificada pela técnica de impedância eletroquímica que mostrou que esse material apresenta uma ótima separação de carga.
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    Síntese e caracterização de nanopartículas de WO3 para aplicação em fotoeletrodo
    (Universidade Federal de São Paulo, 2022-07-27) Silva, Vinicius Tineu da [UNIFESP]; Mazzo, Tatiana Martelli [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/8843091201331133; http://lattes.cnpq.br/2465043890274882; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
    Devido as altas emissões de gases poluentes no meio ambiente, a ciência está trabalhando cada vez mais na criação de tecnologias baratas e sustentáveis destinadas a aplicação em energias renováveis. O Brasil tem um grande potencial para utilização de energia solar em sua matriz energética. Para o aproveitamento da energia solar são utilizados painéis solares para converter essa energia em energia elétrica. O material mais utilizado para a produção dos painéis solares é o silício, no entanto, busca-se a aplicação de outros semicondutores que possam apresentar uma maior eficiência e um custo mais baixo para sua produção e que ainda não agridam o meio ambiente. Os nanomateriais, como por exemplo o óxido de tungstênio (WO3), destaca-se devido as suas propriedades físico-químicas. No presente projeto, nanopartículas de WO3 puras e de WO3 dopadas com prata foram sitetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas em temperatura de 160oC em diferentes tempos. Os pós obtidos foram caracterizados por Difratometria de Raio X (DRX), Microscopia Eletrônica de varredura com Emissão de Campo (MEV – FEG). Além disso, as nanopartículas de WO3 puras foram depositadas em um substrato de vidro condutor e foi produzido um eletrodo. Foi realizada caracterização fotoeletroquímica deste eletrodo utilizando uma célula eletroquímica napresença e na ausência de luz. Os resultados de DRX e de MEV-FEG mostraram que a prata causa distorções estruturais na estrutura do WO3 e também mudanças na morfologiadas das partículas. A caracterização fotoeletroquímica do eletrodo de WO3 mostrou que este material apresenta potencial para futura aplicação em células fotovoltaicas.
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    Acesso aberto (Open Access)
    Síntese e Caracterização deTiO2 Puro e TiO2 Modificado com Zr-MOF: Potencial para Aplicação em Células Solares
    (Universidade Federal de São Paulo, 2022-12-15) Oliveira, Karine Vilares de [UNIFESP]; Mazzo, Tatiana Martelli [UNIFESP]; Trindade, Leticia Guerreiro da; lattes.cnpq.br/1719450522307763; http://lattes.cnpq.br/8843091201331133; http://lattes.cnpq.br/7831466203961554; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
    Impactos causados pela revolução industrial e a crescente preocupação com as questões ambientais fomentam a procura por matrizes energéticas sustentáveis. Diante deste desafio a energia fotovoltaica apresenta grande potencial para o fornecimento de energia limpa. A fim de obter maior eficiência ao menor custo possível a procura por materiais que atendam esses critérios vêm sendo pesquisados e testados. O dióxido de titânio (TiO2) apresenta grande potencial semicondutor, no entanto possui limitada capacidade de absorção de luz. As MOFs (metal-organic frameworks) possuem características promissoras para a melhora da atividade fotovoltaica do TiO2. O presente trabalho teve como objetivo analisar o potencial fotovoltaico do TiO2 puro e modificado com Zr-MOF através da síntese e caracterização destes materiais. O método utilizado para a síntese do TiO2 foi o sol-gel por apresentar vantagens como a obtenção de um material mais homogêneo e puro e com poucos defeitos cristalinos. Para a síntese do Zr-MOF utilizou-se o método solvotérmico que também oferece benefícios como a obtenção de partículas com maior uniformidade em sua composição e não requerer tratamentos térmicos a altas temperaturas posteriormente à síntese. Os materiais foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG) e a propriedade fotoeletroquímica foi avaliada por voltametria linear (VL) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). A técnica de DRX mostrou que os métodos de síntese utilizados foram eficientes para obtenção dos materiais livres de fase secundárias, pela microscopia nota-se que foram obtidas nanopartículas sendo o TiO2 no formato esférico e aglomerado e o Zr-MOF no formato octaédrico, pela VL e pela EIE observou-se que o material TiO2 quando modificado com a inserção de 50% de Zr-MOF ocasiona melhoria significativa em sua propriedade fotoeletroquímica.