Reproducibility in Artificial Photosynthesis: A Case Study on SnO₂/Cu Photocatalysts

Resumo

Este estudo examina sistematicamente como as rotas de síntese e as condições de armazenamento afetam a confiabilidade dos dados de desempenho fotocatalítico de catalisadores SnO₂/Cu. Demonstramos que a especiação do cobre, a estabilidade das nanopartículas e a atividade na redução de CO₂ (CO₂RR) são significativamente influenciadas pela presença de etanol adsorvido — um subproduto frequentemente negligenciado nos métodos de síntese por química branda. Este etanol persiste na superfície dos catalisadores mesmo após processos de secagem ou tratamentos térmicos, alterando propriedades físico-químicas e impactando diretamente o comportamento fotocatalítico. Durante um período de armazenamento de duas semanas, o etanol permaneceu detectável, especialmente em catalisadores com alta carga de cobre, indicando fortes interações entre o etanol e os sítios de cobre. As análises pós-reação revelaram transições dinâmicas das fases do cobre: Cu⁰ oxidou-se gradualmente a CuO durante o armazenamento em ambiente aberto, enquanto CuO foi reduzido a Cu₂O sob condições de CO₂RR — provavelmente associado à oxidação do etanol durante a exposição à luz. Também observamos lixiviação de cobre, redução fotoinduzida e reprecipitação sobre o SnO₂ em meio aquoso, sugerindo uma possível rota fotocatalítica in situ para a síntese de semicondutores de ampla banda proibida à base de Cu. Essas transformações indicam a presença de um ciclo redox ativo do Cu na superfície. Além disso, os resultados destacam o duplo papel do etanol como contaminante residual e como doador de elétrons reativo, ressaltando a importância de se considerar adsorvatos oriundos da síntese para garantir avaliações reprodutíveis e precisas de sistemas fotocatalíticos.