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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/12485
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Desenvolvimento de fotoânodos de BiVO₄ por magnetron sputtering e sua aplicação na fotoeletro-oxidação de glicerol |
Autor(es): | ANDRÉA LAUDELINA CRISTINA DUARTE DE AVELAR |
Primeiro orientador: | HEBERTON WENDER LUIZ DOS SANTOS |
Resumo: | A produção crescente de biodiesel gera grandes quantidades de glicerol como subproduto. O descarte inadequado desse material provoca impactos ambientais e desperdiça um recurso com potencial econômico. Para evitar isso, é necessário adotar estratégias sustentáveis que permitam transformar esse composto em materiais de maior valor agregado. Entre as tecnologias de conversão possíveis, a fotoeletrocatálise se destaca por combinar energia solar e reações eletroquímicas, promovendo conversões seletivas. O vanadato de bismuto (BiVO₄) é um dos materiais mais promissores para essa aplicação, devido à sua boa absorção de luz visível e estabilidade em meio aquoso. Neste trabalho, foram desenvolvidos fotoânodos de BiVO₄ por magnetron sputtering e aplicados à fotoeletro-oxidação do glicerol. Diferentes parâmetros de deposição, tempo, potência e fluxo de gás, e condições de tratamento térmico foram avaliados. A caracterização por MEV, DRX, XPS e UV-Vis confirmou a formação da fase monoclínica do BiVO₄, com banda proibida de 2,8 eV. A condição selecionada, 50 min, 50 W, 50 sccm, com tratamento térmico de 500 °C, apresentou densidade de corrente de 0,31 mA·cm⁻² a 1,23 V vs. RHE sob iluminação simulada. Experimentos fotoeletrocatalíticos em células estacionária e em fluxo (célula impressa em 3D) mostraram aumento de corrente na presença de glicerol e influência de diferentes fluxos na seletividade dos produtos, com destaque para gliceraldeído, ácido glicólico, ácido fórmico e ácido lático. Os resultados indicam que filmes de BiVO₄ obtidos por magnetron sputtering são promissores para a valorização fotoeletroquímica do glicerol e abrem caminho para melhorias futuras com cocatalisadores, ajustes no eletrólito e integração em sistema fotoeletroquímico completo. |
Abstract: | The increasing production of biodiesel generates significant amounts of glycerol as a byproduct. Improper disposal of this compound leads to environmental concerns and wastes a resource with economic potential. Sustainable strategies are therefore required to convert glycerol into higher-value products. Among the various conversion technologies, photoelectrocatalysis stands out by integrating solar energy with electrochemical reactions to enable selective transformations.Bismuth vanadate (BiVO₄) has emerged as a promising photoanode material due to its efficient visible light absorption and aqueous phase stability. In this study, BiVO₄ thin films were deposited via magnetron sputtering and evaluated for glycerol photoelectro-oxidation. Deposition parameters—including time, power, and gas flow rate—alongside thermal treatment conditions were systematically investigated.Morphological and structural characterizations by MEV, XRD, XPS, and UV-Vis spectroscopy confirmed the formation of monoclinic BiVO₄ with an optical bandgap of 2.8 eV. The optimized sample (50 min deposition, 50 W power, 50 sccm gas flow, with post-deposition annealing at 500 °C) exhibited a photocurrent density of 0.31 mA·cm⁻² at 1.23 V vs. RHE under simulated solar illumination. Photoelectrochemical tests performed in both stationary and flow cells (the latter fabricated by 3D printing) demonstrated enhanced current densities in the presence of glycerol and revealed that flow rate influenced product selectivity, notably producing glyceraldehyde, glycolic acid, formic acid, and lactic acid. These findings highlight the potential of magnetron sputtered BiVO₄ films for the photoelectrochemical valorization of glycerol and suggest further opportunities for performance improvement via cocatalyst incorporation, electrolyte optimization, and system integration. |
Palavras-chave: | BiVO₄ magnetron sputtering fotoeletrocatálise glicerol |
País: | |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/12485 |
Data do documento: | 2025 |
Aparece nas coleções: | Física - Bacharelado (INFI) |
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