Publicação

Optimisation of a transition metal oxide catalyst for OER using ALD

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Os combustíveis fósseis têm sido utilizados como principal fonte de energia, resultando em graves problemas ambientais. Fontes de energia renováveis e isentas de carbono são uma prioridade em termos de sustentabilidade, no entanto, a sua intermitência constitui um grande desafio. Neste sentido, o investimento em sistemas de armazenamento energético é de extrema importância. Water splitting é uma importante tecnologia ecologicamente sustentável para estes sistemas, que permite a produção de hidrogénio, um transportador de energia eficiente. Esta ocorre através da divisão da água, por meio das reções de evolução do hidrogénio e evolução do oxigénio (HER e OER, respetivamente). A OER é lenta, sendo a principal responsável pelo sobrepotencial associado à water splitting. Desta forma, a procura por um catalisador eficiente para a OER, tais como óxidos de metais de transição, é crucial para reduzir este sobrepotencial. A obtenção dos catalisadores na forma de finos filmes, através da deposição de camadas atómicas (ALD), permite uma melhoria na área superficial, um fator importante que afeta a sua atividade na OER. Posto isto, o objetivo principal deste trabalho consistiu na triagem de diferentes óxidos de metais de transição como catalisadores para a OER. Para isso, diferentes óxidos metálicos, nomeadamente, óxidos de Co, Ni, Mn e Fe foram depositados na forma de finos filmes, por ALD, utilizando diferentes combinações de precursores. Para cada deposição, a taxa de crescimento foi calculada através de refletometria de raios-X (XRR) e a reatividade de cada precursor foi avaliada. Posteriormente, realizou-se o estudo do efeito de diferentes temperaturas de substrato (150 e 300 ºC) nas deposições, tendo sido o filme de óxido de níquel o mais influenciado. De forma a compreender a diferença entre os filmes depositados nestas duas condições, estes foram analisados por espetroscopia fotoeletrónica de raios-X (XPS) microscopia eletrónica de varrimento (SEM), difração de raios-X (XRD) e técnicas eletroquímicas. Contrariamente à deposição a 150 ºC, uma estrutura cristalina foi atribuída ao filme depositado a 300 ºC, tal como um menor teor de Ni e O e menor atividade na OER. Num último estudo, óxidos de Ni-Fe, nas proporções 10:1, 4:1 e 1:1 (óxido de Ni:óxido de Fe) foram testados como possíveis catalisadores otimizados, depositados a 150 e 300 ºC. As técnicas eletroquímicas revelaram maior atividade para o filme 1:1, a 150 ºC. Porém, após a sua comparação com o óxido metálico que apresentou os melhores resultados (óxido de níquel), não foi possível considerar este um catalisador otimizado.
Autores principais:	Afonso, Carolina Maria Lixa Silva
Assunto:	OER ALD Catalisador Óxidos de metais de transição Catalyst Transition metal oxides
Ano:	2024
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	inglês
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho