Avaliação da atividade fotocatalítica de compósitos (CDS)x/(ZNO)y na geração de hidrogênio preparados pelo método Citrato seguido de troca iônica

Abstract

Combustíveis fósseis são os maiores responsáveis pelo atendimento à demanda energética mundial. Além dos problemas ambientais, como emissão de gases poluentes e mudança climática, outra preocupação relacionada ao consumo de combustíveis fósseis é o fato destes não serem renováveis. O hidrogênio é um vetor energético promissor, visto que pode ser obtido de fontes renováveis e mais abundantes, a exemplo da água, além de não ser poluente. A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de um método de síntese de compósitos do tipo (CdS) x/(ZnO)y, com o objetivo de gerar hidrogênio a partir da decomposição fotocatalítica da água em meio básico, utilizando como reagentes de sacrifício sulfeto e sulfito de sódio, sob irradiação de luz visível. Estes semicondutores foram sintetizados com base no método dos precursores poliméricos seguido de troca iônica, variando o teor de zinco em cada amostra. Os resultados das análises de difração de raios-X permitiram identificar a composição de cada amostra sintetizada, as fases de sulfetos e óxido presentes, e confirmou a formação dos compósitos esperados. A microscopia eletrônica de varredura mostrou tamanhos e formas de cristais bastante heterogêneos. Também foram realizadas caracterizações por EDX e DRS. Todas as amostras sintetizadas apresentaram atividade fotocatalítica, sendo a amostra com a relação y/x = 0,3, a de melhor desempenho, com uma taxa de produção de hidrogênio igual a 1,54 mmol gcat-1h-1. Apesar de não ter havido uma relação linear entre o teor de zinco e a taxa de produção de hidrogênio, este trabalho mostra a vantagem de adicionar zinco na forma de óxido na estrutura do fotocatalisador.

ABSTRACT- Fossil fuels are the major responsible for customer service to the world energy demand. In addition to the environmental problems, such as emissions of polluting gases and climate change, another concern related to the consumption of fossil fuels is the fact that those not being renewable. Hydrogen is a promising energy vector, since it can be obtained from renewable and more abundant sources, such as water, besides not be pollutant. The proposal of this work is the development of a method of synthesis of type composite (CdS)x/(ZnO)y, with the objective of generating hydrogen from the photocatalytic decomposition of water in basic solution, using as sacrifical reagents sulfide and sodium sulphite, under irradiation of visible light. These semiconductors were synthesized based on the polymeric precursors method followed by ionic exchange, varying the zinc content in each sample. The results of analysis of X-ray diffraction, allowed to identify the composition of each sample synthesized, the phases of sulfide and oxide present, and confirmed the formation of expected composites The scanning electron microscopy showed very much heterogeneous sizes and forms of crystals. Were also performed characterizations by EDX and DRS. All synthesized samples presented photocatalytic activity, being the sample with the ratio y/x = 0.3, for best performance, with a production rate of hydrogen equal to 1.54 mmol gcat-1h-1. Although there was a linear relationship between the zinc content and the rate of production of hydrogen, this work shows the advantage of adding zinc oxide in the structure of photocatalyst.