Síntese e caracterização de óxido de nióbio para aplicação fotovoltaica

dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Jocélia Pereira de Carvalho
dc.contributor.advisor1Godinho Junior, Mário
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8364676654739392
dc.contributor.referee1Godinho Júnior, Mário
dc.contributor.referee2Silva, Elenice Maria Schons
dc.contributor.referee3Rodrigues, Murillo Henrique de Matos
dc.creatorBorges, Ana Paula Aparecida
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0099303192174912
dc.date.accessioned2026-10-09T13:22:05Z
dc.date.available2026-10-09
dc.date.issued2025-08-18
dc.description.abstractThis work presents the synthesis and characterization of niobium pentoxide (Nb₂O₅) with potential application in photovoltaic devices, using ammonium niobium oxalate as a precursor and hydrogen peroxide as the oxidizing agent. Thermal precipitation routes (90 °C) and microwave-assisted hydrothermal treatment (120 °C/1h) were employed, followed by calcination at 550 °C and 600 °C. The innovation of this study lies in the simplicity and low cost of the method, which enabled the formation of the pseudo-hexagonal crystalline phase (TT-Nb₂O₅) at moderate temperatures, without the need for complex synthetic routes. Thermal analyses (TG/DSC) indicated thermal stability above 400 °C, with exothermic events associated with phase transition. X-ray diffraction (XRD) confirmed the formation of the TT-Nb₂O₅ phase with crystallite sizes around 24 nm. Spectroscopic techniques (Raman, FTIR, and UV-Vis) revealed characteristic vibrational bands of Nb–O and Nb=O bonds, as well as an optical band gap ranging from 3.78 to 4.02 eV, consistent with semiconductor materials. SEM and TEM images showed spherical, agglomerated, and nanoscale particles (<25 nm), while SAED analyses evidenced the evolution of crystallinity. Chemical composition assessed by EDS indicated high purity, with Nb and O contents close to stoichiometric values. The results demonstrate that the synthesized Nb₂O₅ exhibits structural, optical, and morphological properties suitable for use as an electron transport layer (ETL) or hole-blocking layer (HBL) in perovskite and dye-sensitized solar cells (DSSC), contributing to the development of high-efficiency, low-cost photovoltaic technologies.
dc.description.resumoEste trabalho apresenta a síntese e caracterização do pentóxido de nióbio (Nb₂O₅) com potencial aplicação em dispositivos fotovoltaicos, utilizando como precursor o oxalato amoniacal de nióbio e peróxido de hidrogênio como agente oxidante. Foram empregadas rotas de precipitação térmica (90 °C) e tratamento hidrotermal assistido por micro-ondas (120 °C/1h), seguidas de calcinação a 550 °C e 600 °C. A inovação do trabalho reside na simplicidade e baixo custo do método, que permitiu a obtenção da fase cristalina pseudo-hexagonal (TT-Nb₂O₅) à temperaturas moderadas, sem necessidade de rotas sintéticas complexas. As análises térmicas (TG/DSC) indicaram estabilidade térmica acima de 400 °C, com eventos exotérmicos associados à transição de fase. A difração de raios X (DRX) confirmou a formação da fase TT-Nb₂O₅ com cristalitos entre na ordem de 24 nm. As técnicas espectroscópicas (Raman, IV e UV-Vis) revelaram bandas vibracionais características das ligações Nb–O e Nb=O, além de um band gap óptico entre 3,78 e 4,02 eV, compatível com materiais semicondutores. As imagens de MEV e MET mostraram partículas esféricas, aglomeradas e nanométricas (<25 nm), enquanto as análises SAED evidenciaram a evolução da cristalinidade. A composição química, avaliada por EDS, indicou elevada pureza com teores de Nb e O próximos ao estequiométrico. Os resultados demonstram que o Nb₂O₅ sintetizado apresenta propriedades estruturais, ópticas e morfológicas adequadas para atuar como camada transportadora de elétrons (ETL) ou camada bloqueadora de buracos (HBL) em células solares de perovskita e sensibilizadas por corante (DSSC), contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias fotovoltaicas de alta eficiência e baixo custo.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufcat.edu.br/handle/123456789/12296
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Catalão
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentInstituto de Química
dc.publisher.initialsUFCAT
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rights.accessAcesso aberto
dc.subjectNb2O5
dc.subjectMétodos de síntese
dc.subjectFase pseudo-hexagonal
dc.subjectCélulas fotovoltaicas
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.subject.enNb2O5
dc.subject.enSynthesis methods
dc.subject.enPseudo-hexagonal phase
dc.subject.enPhotovoltaic cells
dc.titleSíntese e caracterização de óxido de nióbio para aplicação fotovoltaica
dc.title.alternativeSynthesis and characterization of niobium oxide for photovoltaic application
dc.typeDissertação

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
PPGQ_2025_ANA_PAULA_BORGES.pdf
Size:
3.35 MB
Format:
Adobe Portable Document Format

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
license.txt
Size:
1.72 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description: