In the global scenario of increasing environmental concerns over the dependence on fossil fuels, photocatalytic water splitting has been regarded as a promising method for the clean production of hydrogen fuel (H₂) from water and sunlight. Despite recent advancements, only a few materials can be efficiently applied as photocatalysts for this reaction. In this context, sodium tantalate (NaTaO₃) is highly active for H₂ evolution, although the wide band gap of 4.0 eV precludes its practical application for solar water splitting. Therefore, a variety of band-gap narrowing approaches for this compound have been recently proposed, including bismuth doping. In this work, Bi-doped NaTaO₃ with a nanocubic morphology has been obtained through a simple molten salt method, in order that Bi³⁺-Ta⁵⁺ atomic substitutions promote the formation of midgap electronic states which allow the absorption of light from the simulated sunlight spectrum (AM 1.5G). X-ray diffraction results reveal that the orthorhombic perovskite structure of NaTaO₃ undergoes a structural transition to pseudocubic upon low-concentration (0.5-4 mol%) Bi-doping. Accordingly, the Bi-doped photocatalysts present considerable H₂ evolution under simulated sunlight, whereas pristine NaTaO₃ exhibits negligible activity in these conditions. The highest H₂ evolution rates are obtained with 3 mol% Bi-doped NaTaO₃, as a possible consequence of the conjunction between the narrowed band gap of 3.6 eV with the rectified Ta-O-Ta bond angles in the pseudocubic lattice. Moreover, the photocatalytic activity is further improved and kept stable for 110h of reaction after Ni co-catalysts are loaded onto Bi-doped NaTaO₃ by magnetron sputtering deposition, in order that the nanosized Ni particles may provide abundant surface reaction sites for the evolution of H₂.

Em vista do cenário global de crescentes preocupações ambientais a respeito da atual dependência em combustíveis fósseis, a divisão fotocatalítica da água tem sido considerada uma das mais promissoras estratégias para a produção limpa de hidrogênio (H₂) a partir da água e da luz solar. Apesar dos avanços recentes, observa-se que poucos materiais podem ser aplicados de forma eficiente como fotocatalisadores para esta reação. Neste contexto, o tantalato de sódio (NaTaO₃) mostra-se altamente ativo para a evolução de H₂, ainda que sua larga banda proibida de 4.0 eV impeça sua aplicação prática sob luz solar. Portanto, diversos métodos para o estreitamento desta banda proibida tem sido recentemente propostos, sendo um destes a dopagem com bismuto. Neste trabalho, NaTaO₃ dopado com Bi foi produzido de forma simples pelo método de sal fundido, de modo que a substituição atômica Bi³⁺-Ta⁵⁺ promove a formação de estados eletrônicos na região da banda proibida, permitindo assim a absorção de luz solar simulada (espectro AM 1.5G). Resultados de difração de raios-X revelam que a estrutura da perovskita ortorrômbica, característica do NaTaO₃ puro, se converte para uma perovskita pseudocúbica sob baixas concentrações do dopante (0.5-4 mol% Bi). Como consequência destas modificações, o fotocatalisador dopado com Bi apresenta uma significativa evolução de H₂ sob luz solar simulada, em contraste com a atividade nula do NaTaO₃ puro, sob estas mesmas condições. As mais altas taxas de produção de hidrogênio foram obtidas com NaTaO₃ dopado a 3 mol% Bi, possivelmente como resultado conjunto do band gap de 3.6 eV com os ângulos Ta-O-Ta retificados na rede pseudocúbica. Subsequentemente, a atividade catalítica é potencializada e se mantém estável por 110h após a deposição do cocatalisador Ni por pulverização catódica, evidenciando que as nanopartículas de Ni provém abundantes sítios ativos para a evolução de H₂ na superfície do NaTaO₃ dopado com Bi.