Título

Efeitos da dopagem eletroquímica com ferro nas propriedades ópticas de matrizes nanotubulares de dióxido de titânio

Effects of electrochemical iron doping on the optical properties of titanium dioxide nanotube arrays

Autoria

MENICONI, ENRICO FRANCESCO; PAULA, GUSTAVO DOS REMÉDIOS DA SILVA; SANTOS, LEANDRO DE ARRUDA

MENICONI, ENRICO FRANCESCO

Eu sou esse autor

PAULA, GUSTAVO DOS REMÉDIOS DA SILVA

Eu sou esse autor

SANTOS, LEANDRO DE ARRUDA

Eu sou esse autor

DOI

10.5151/2594-4711-43191

Downloads

Resumo

A fotocatálise com nanotubos de dióxido de titânio (TiO2) é promissora para aplicações ambientais e energéticas, porém seu band gap (3,0 a 3,2 eV) restringe a fotoatividade à luz ultravioleta. Para superar essa limitação, este trabalho investigou a dopagem de nanotubos de TiO2 com íons Fe3+, visando introduzir subníveis eletrônicos capazes de reduzir o band gap e retardar a recombinação elétron-buraco. As matrizes foram sintetizadas via anodização eletroquímica e dopadas por eletrodeposição catódica. Análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) confirmaram a morfologia nanotubular, com diâmetros internos de (115,27±17,28) nm na amostra não dopada e (110,06±13,81) nm na dopada, e externos de (167,33±15,90) nm e (170,13±18,32) nm, respectivamente. A Espectroscopia EDS comprovou a deposição de 0,39 %at. de ferro. O principal avanço foi observado na análise UV-Vis, que demonstrou uma redução do band gap de 3,0 para 2,8 eV. Conclui-se que a inserção do ferro altera o comportamento óptico do TiO2 ao criar degraus intermediários de energia. Essa modificação diminui a barreira energética para a excitação eletrônica, estendendo a absorção do material para mais comprimentos de onda e otimizando seu potencial fotocatalítico.

Photocatalysis using titanium dioxide (TiO2) nanotubes is promising for environmental and energy applications; however, its band gap (3.0 to 3.2 eV) restricts photoactivity to ultraviolet light. To overcome this limitation, this work investigated the doping of TiO2 nanotubes with Fe3+ ions, aiming to introduce electronic sublevels capable of reducing the band gap and delaying electron-hole recombination. The arrays were synthesized via electrochemical anodization and doped by cathodic electrodeposition. Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses confirmed the nanotubular morphology, with inner diameters of 115.27 ± 17.28 nm for the non-doped sample and 110.06 ± 13.81 nm for the doped one, and outer diameters of 167.33 ± 15.90 nm and 170.13 ± 18.32 nm, respectively. Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) confirmed the deposition of 0.39 at% of iron. The main advancement was observed in the UV-vis analysis, which demonstrated a band gap reduction from 3.0 to 2.8 eV. It is concluded that the insertion of iron alters the optical behavior of TiO2 by creating intermediate energy steps. This modification lowers the energy barrier for electronic excitation, extending the material's absorption to more wavelengths and optimizing its photocatalytic potential.

Palavras-chave

Anodização, Nanotubos de TiO2, Eletrodeposição, Band Gap

Anodization, TiO2 nanotubes, Electrodeposition, Band Gap