Síntese de heteroestruturas TiO2/BiVO4 via "blocos de construção" para aplicação em fotocatálise heterogênea

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Soares, Fernando Camargo
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13187
Resumo: Two environmental problems of great importance today are the release of organic contaminants in aquatic bodies and Carbon Dioxide (CO2) in the atmosphere. The first problem is associated with increased industrial and agricultural activity, which releases contaminated effluents into aquatic bodies. CO2 is one of the main responsible for the Greenhouse Effect, however, it is essential for life, participating in the photosynthesis process. Due to CO2 excess, decomposition methods or possible uses are necessary. Heterogeneous Photocatalysis (HF) using nanostructured semiconductors as heterostructures are a great option for the degradation of contaminants in aqueous media and to CO2 conversion. As an alternative to TiO2, which has high recombination rate and of being excited only with radiation from the ultraviolet region, heterostructures have the potential for application in HF processes, both for oxidative and reduction process. Based on the above, this work aimed at the synthesis of TiO2/BiVO4 heterostructures for application in HF. As a way to obtain greater control of the synthesis, these synthesized by “Building Blocks”, using the crystallized components as heterostructures precursors. It was studied the TiO2/BiVO4 system with different proportions in order to find the best Ti: Bi ratio to increase efficiency and selectivity. These heterostructures were characterized by X-Ray Diffractometry (XRD), Scanning and Transmission Electron Microscopy (SEM and MET), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Diffuse Reflection Spectroscopy (DRS) and N2 adsorption at low temperatures (BET method). The photodegradation of Methylene Blue dye in water using UV radiation and photoreduction of CO2 in the gas phase using visible radiation it was applied for these materials. The results showed that heterostructures were more efficient than isolated materials, an indication of their formation. Besides, the proportion between semiconductors and treatment time has influenced the efficiency, showing that the interface formation must be dependent on kinetic parameters in the synthesis.
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CO2 is one of the main responsible for the Greenhouse Effect, however, it is essential for life, participating in the photosynthesis process. Due to CO2 excess, decomposition methods or possible uses are necessary. Heterogeneous Photocatalysis (HF) using nanostructured semiconductors as heterostructures are a great option for the degradation of contaminants in aqueous media and to CO2 conversion. As an alternative to TiO2, which has high recombination rate and of being excited only with radiation from the ultraviolet region, heterostructures have the potential for application in HF processes, both for oxidative and reduction process. Based on the above, this work aimed at the synthesis of TiO2/BiVO4 heterostructures for application in HF. As a way to obtain greater control of the synthesis, these synthesized by “Building Blocks”, using the crystallized components as heterostructures precursors. It was studied the TiO2/BiVO4 system with different proportions in order to find the best Ti: Bi ratio to increase efficiency and selectivity. These heterostructures were characterized by X-Ray Diffractometry (XRD), Scanning and Transmission Electron Microscopy (SEM and MET), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Diffuse Reflection Spectroscopy (DRS) and N2 adsorption at low temperatures (BET method). The photodegradation of Methylene Blue dye in water using UV radiation and photoreduction of CO2 in the gas phase using visible radiation it was applied for these materials. The results showed that heterostructures were more efficient than isolated materials, an indication of their formation. Besides, the proportion between semiconductors and treatment time has influenced the efficiency, showing that the interface formation must be dependent on kinetic parameters in the synthesis.Dois problemas ambientais de grande importância são os lançamentos de contaminantes orgânicos em corpos aquáticos e de Dióxido de Carbono (CO2) na atmosfera. O primeiro caso se deve a fatores como aumento da atividade industrial e agrícola, que ocasiona o despejo de efluentes em corpos aquáticos. O CO2 é um dos principais responsáveis pelo Efeito Estufa, no entanto, é essencial para a vida, participando da fotossíntese. Devido ao seu excesso, tornam-se necessários meios para sua redução ou aproveitamento. Uma possibilidade para a degradação de contaminantes em meio aquoso e conversão do CO2 é pelo emprego da Fotocatálise Heterogênea (FH) utilizando heteroestruturas de semicondutores nanoestruturados. Como alternativa ao TiO2, que possui alta taxa de recombinação e de ser excitado com radiação ultravioleta, heteroestruturas possuem potencial para aplicação em processos de Fotocatálise Heterogênea, tanto para processos oxidativos ou de redução. Este trabalho teve por objetivo a síntese de heteroestruturas TiO2/BiVO4 para aplicação em Fotocatálise Heterogênea. Para se obter um maior controle da síntese, estas foram sintetizadas via “Blocos de Construção”, utilizando os componentes cristalizados como precursores das heteroestruturas. Foi estudado o sistema TiO2/BiVO4 em diferentes proporções de modo a se buscar a melhor relação Ti:Bi para aumento da eficiência e seletividade. Estas heteroestruturas foram caracterizadas via Difratometria de Raio-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura e Transmissão (MEV e MET), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia de Reflexão Difusa (DRS) e Adsorção de N2 em baixas temperaturas (método de BET). Esses materiais foram empregados na fotodegradação do corante Azul de Metileno em água utilizando radiação UV e fotorredução de CO2 em fase gasosa utilizando radiação visível. Os resultados mostram que as heteroestruturas apresentaram maior eficiência que os materiais isolados, um indicativo da formação destas. Ainda, a eficiência foi influenciada pela proporção entre os semicondutores e tempo de tratamento, mostrando que a formação da interface deve ser dependente de parâmetros cinéticos de síntese.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFotocatálise Heterogênea.Fotorredução de CO2.Fotodegradação.Heteroestruturas.Semicondutor.CO2 Photoreduction.Heterogeneous Photocatalysis.Heterostructure.Photodegradation.Semiconductor.CIENCIAS EXATAS E DA TERRASíntese de heteroestruturas TiO2/BiVO4 via "blocos de construção" para aplicação em fotocatálise heterogêneaSynthesis of heterostructure TiO2/BiVO4 via "buiding blocks" for application in heterogeneous photocatalysisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis60004228bb1-9471-4093-a4ea-cb4749d662b3reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertacao_Final_Fernando.pdfDissertacao_Final_Fernando.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf2314309https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13187/1/Dissertacao_Final_Fernando.pdfc1b4ec5193f2615687a0ca8860ceac13MD51Carta_Comprovante_Assinada.pdfCarta_Comprovante_Assinada.pdfCarta Comprovante da versão final de teses e dissertaçõesapplication/pdf245938https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13187/3/Carta_Comprovante_Assinada.pdf5f1a43069f32d9c8ae3ac432d1e992f7MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13187/4/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54TEXTDissertacao_Final_Fernando.pdf.txtDissertacao_Final_Fernando.pdf.txtExtracted texttext/plain116167https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13187/5/Dissertacao_Final_Fernando.pdf.txt9e96feb9c5c871de8f2ad2c317594ae1MD55Carta_Comprovante_Assinada.pdf.txtCarta_Comprovante_Assinada.pdf.txtExtracted texttext/plain1400https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13187/7/Carta_Comprovante_Assinada.pdf.txt4563e2c938b3b53bd961bc5df21430f2MD57THUMBNAILDissertacao_Final_Fernando.pdf.jpgDissertacao_Final_Fernando.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6327https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13187/6/Dissertacao_Final_Fernando.pdf.jpgc6b5affc66e49cd794deabfb07559c76MD56Carta_Comprovante_Assinada.pdf.jpgCarta_Comprovante_Assinada.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6897https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13187/8/Carta_Comprovante_Assinada.pdf.jpg3b67336016b11a6043b9621975286862MD58ufscar/131872023-09-18 18:32:00.103oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13187Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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