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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/35316
Type: | TCC |
Title: | Utilização de microscopia de varredura eletroquímica no estudo de transferência de elétrons do íon complexo [Ru(bpy)3]2+ induzida por radiação nas regiões do ultravioleta e visível |
Authors: | Bezerra, Lucas Fonseca |
Advisor: | Diógenes, Izaura Cirino Nogueira |
Keywords: | Transferência de elétrons;semicondutor FTO;TiO2;SECM |
Issue Date: | 2017 |
Citation: | BEZERRA, Lucas Fonseca. Utilização de microscopia de varredura eletroquímica no estudo de transferência de elétrons do íon complexo [Ru(bpy)3]2+ induzida por radiação nas regiões do ultravioleta e visível. 2017. 50 f. Monografia (Graduação em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | A cinética de transferência de elétrons do íon complexo [Ru(bpy)3]2+ foi estudada por voltametria cíclica e impedância eletroquímica usando os substratos condutores transparentes FTO (SnO dopado com flúor) não modificado e após deposição eletroforética de TiO2, formando FTO/TiO2. O substrato FTO/TiO2, por sua vez, foi submetido a processo de sinterização sendo os estudos realizados com substratos contendo filmes de TiO2 nas fases anatase (não sinterizado) e rutilo (sinterizado). As curvas voltamétricas indicaram um comportamento “quasi-reversível” para o íon complexo [Ru(bpy)3]2+ quando da utilização dos substratos FTO (k0 = 2,74 x 10-3 cm s-1), FTO/TiO2-anatase (k0 = 1,56 x 10-3 cm s-1) e FTO/TiO2-rutilo (k0 = 9,6 x 10-4 cm s-1); indicando uma cinética mais lenta observada para o substrato FTO/TiO2-rutilo. Através da técnica de impedância eletroquímica, os valores da constante de velocidade heterogênea de transferência de elétrons aparente, kapp, foram determinados como 5,14 x 10-3, 2,44 x 10-3 e 0,94 x 10-3 cm s-1 para os substratos FTO, FTO/TiO2-anatase e FTO/TiO2-rutilo, respectivamente. O efeito da radiação eletromagnética sobre a reação de transferência de elétrons do íon complexo [Ru(bpy)3]2+ foi estudado por microscopia de varredura eletroquímica (SECM) usando o substrato FTO/TiO2-anatase, visto que este apresentou melhores respostas cinéticas. A incidência de radiação UV (260 nm) causou uma resposta positiva na corrente de retroalimentação indicando aumento de densidade eletrônica na banda de valência do semicondutor. Nessa condição, a constante aparente de transferência de carga foi estimada em 1,43 cm s-1. Comportamento contrário foi observado sob irradiação na região do visível (450 nm), cuja resposta negativa (kapp = 0,0028 cm s-1) indicou que o substrato regenera lentamente a espécie redox oxidada produzida no microeletrodo. Este comportamento foi atribuído a um mecanismo paralelo de transferência de elétrons no qual o mediador redox no estado reduzido absorve a radiação incidente (ressonante com a transição de transferência de carga) e emite um elétron que é, então, transferido para a banda de condução do semicondutor. Esse mecanismo competitivo resulta na diminuição da resposta de corrente da TIP e, portanto, em uma corrente de retroalimentação negativa. |
Abstract: | The electron transfer kinetics of [Ru(bpy)3]2+ was studied by cyclic voltammetry and electrochemical impedance by using the following transparent conductive substrates: non-modified FTO (fluorine dopped SnO) and FTO modified upon electrophoretic deposition of TiO2 thus forming FTO/TiO2. The substrate FTO/TiO2, in turn, was submitted to a sintering process and the studies were performed with substrates containing anatase (non sintered) and rutile (sintered) phases of TiO2 films. The voltammetric curves indicated a quasi-reversible behavior for [Ru(bpy)3]2+ when using the substrates FTO (k0 = 2.74 x 10-3 cm s-1), FTO/TiO2-anatase (k0 = 1.56 x 10-3 cm s-1) and FTO/TiO2-rutile (k0 = 9.6 x 10-4 cm s-1); indicating a sluggish kinetics for FTO/TiO2-rutile. Based on the electrochemical impedance technique, the values of the apparent heterogeneous rate constant, kapp, were determined as 5.14 x 10-3, 2.44 x 10-3 and 0.94 x 10-3 cm s-1 for the substrates FTO, FTO/TiO2-rutile and FTO/TiO2-anatase, respectively. The effect of the electromagnetic radiation on the electron transfer reaction of [Ru(bpy)3]2+ was studied by means of scanning electrochemical microscopy (SECM) by using the substrate FTO/TiO2-anatase, since it presented the best kinetics results. A positive feedback current was observed under radiation at 260 nm indicating an increase of the electron density within the valence band of the semiconductor. In such condition, the apparent charge transfer constant was estimated as 1.43 cm s-1. Under radiation in the visible region (450 nm), a different behavior was observed with a negative current (kapp = 0.0028 cm s-1) indicating the substrate recover the oxidized redox species produced slowly at the microelectrode. Such behavior was assigned to a concurrent mechanism of electron transfer in which the redox mediator in the reduced state absorbs the incident radiation (resonance with the charge transfer transition) and emit an electron, which is, then, transferred to the valence band of the semiconductor. This competitive mechanism results in the diminution of the current response of the TIP and, therefore, in a negative feedback current. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35316 |
Appears in Collections: | QUÍMICA - BACHARELADO - Monografias |
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