STRATEGIES AND MATERIALS USED IN HETEROGENEOUS PHOTOCATALYSIS APPLIED TO HYDROGEN GENERATION THROUGH WATER PHOTOLYSIS.Among the various technologies for the production of hydrogen fuel, heterogeneous photocatalysis is one of the most promising, especially with the use of semiconductors, notably TiO 2 . However, the use of TiO 2 is limited by hindrances for the photolysis of water, such as wide bandgap, a less negative conduction band reduction potential as compared to that of hydrogen evolution and the high electron/hole recombination rate. Deactivation of the semiconductor can be avoided by the addition of electron-rich compounds (sacrificial reagents) which react irreversibly with the hole, leading to a higher quantum efficiency. Another strategy is the Z scheme. In this system, two different photocatalysts (or photosystems) are combined using a suitable redox mediator. Furthermore, the bandgap can be adjusted by doping with transition metal oxides, with control of metal oxide valence band using p-orbitals of an anion, or s-orbitals of p-block metal ions, or by spectral sensitization. In view of these questions, the purpose of this review article is to describe and discuss recent studies that use a variety of materials for the photocatalytic generation of hydrogen.Keywords: hydrogen; photocatalysis; water splitting; Z scheme.
INTRODUÇÃOA procura por fontes que assegurem o suprimento de energia, os altos preços do petróleo e as emissões crescentes de gases do efeito estufa constituem desafios ainda não resolvidos para a economia global e o clima do planeta. Há um consenso na comunidade internacional de que é preciso uma ação urgente para enfrentar os problemas de curto prazo sobre suprimento de energia e mitigar as mudanças futuras do clima, e que a tecnologia e a política são partes desta solução. Dentre as fontes alternativas de energia, o hidrogênio é uma opção atrativa, pois possui elevada energia por unidade de massa (1 kg de hidrogênio contém aproximadamente a energia de 2,7 kg de gasolina), o que facilita a portabilidade da energia. 4 Além disso, sua combustão não gera contaminante, mas apenas água. Embora a combustão do hidrogênio não produza gases de efeito estufa, cerca de 95% do hidrogênio consumido no mundo é gerado a partir de materiais fósseis, sendo obtido principalmente a partir da reforma a vapor de hidrocarbonetos como o metano e nafta (subprodutos do refino do petróleo).5 Este processo, além de demandar grande quantidade de energia para ocorrer (a decomposição do combustível em hidrogênio somente ocorre em temperaturas superiores a 700 o C), produz uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio. Para que a produção de hidrogênio seja considerada sustentável, é necessário o desenvolvimento de processos que atendam aos seguintes requisitos: que a fonte geradora seja renovável; que não haja grande demanda de energia; que não ocorra a produção de poluentes como subprodutos; e que seja um processo técnica e economicamente viável.Os avanços tecnológicos nas áreas de produção de hidrogênio de forma...