Rumo a fotoânodos altamente eficientes: impulsionando nanomateriais semicondutores impulsionados pela luz solar para oxidação da água

Colher energia diretamente da luz solar é uma maneira muito atraente e desejável de resolver a crescente demanda por energia. Nas últimas décadas, esforços consideráveis têm sido concentrados em identificar materiais e dispositivos apropriados que possam utilizar a energia solar para produzir combustíveis químicos. Dentre estes, uma das opções mais promissoras é a construção de uma célula fotoeletroquímica (PEC) que pode produzir combustível de hidrogênio ou oxigênio a partir da água. Um avanço significativo na compreensão e construção de fotoânodos eficientes para melhorar o desempenho foi alcançado em um curto período de tempo, devido a várias ideias e abordagens recentemente desenvolvidas, incluindo facilitação do transporte de carga em semicondutores de banda proibida estreita ou dopagem em semicondutores de banda proibida larga para aumentar a absorção de luz visível; eletrocatalisadores para reduzir sobrepotenciais; controle da morfologia dos materiais para melhorar a absorção de luz e encurtar a distância de transferência de portadores minoritários; e outros métodos, como o uso de estruturas de heterojunção para engenharia de estrutura de bandas, sensibilização e camadas de passivação. Nesta revisão, focamos nos desenvolvimentos recentes de alguns materiais fotoânodos ativos à luz visível promissores com alto desempenho em PEC, como BiVO4, α-Fe2O3, WO3, TaON e Ta3N5.