Caracterização das propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes de Bi2WO6:xPr3+ com adição de extrato de beterraba obtidos pelo método hidrotérmico assistido por microondas
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55185 |
Resumo: | A síntese verde tem se mostrado promissora para a obtenção de nanopartículas por ser uma alternativa econômica e ambientalmente correta. Devido suas propriedades estruturais e eletroquímicas interessantes e empregando diferentes formas de obtenção, o tungstato de bismuto (Bi2WO6) se destaca como um fotocatalisador, para remediação ambiental. Neste trabalho, nanopartículas de Bi2WO6:xPr3+ (x = 0; 1 e 3 %molar), com adição de extrato de beterraba (EB), foram sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas à 150 °C por 60 min. Por conseguinte, as amostras foram caracterizadas estruturalmente pela técnica de difração de raios X (DRX) e sua morfologia foi investigada pela microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (MEV-FEG). A atividade fotocatalítica das amostras foi quantificada pela técnica de espectroscopia de UV-Visível (UV-Vis) por meio da degradação dos corantes azul de metileno (AM) e violeta cristal (VC) por irradiação ultravioleta e solar. As propriedades ópticas foram investigadas por meio da técnica de fotoluminescência (FL). Os resultados dos padrões de DRX mostraram que as amostras possuem uma estrutura cristalina ortorrômbica e boa cristalinidade, sem a presença de fases secundárias, o que indica que a presença do dopante Pr3+ e a adição do extrato de beterraba, não geram fases adicionais. Além disso, o tamanho de cristalito variou entre 6,48 nm à 10,27 nm, apresentando um ligeiro aumento quando inserido o dopante Pr3+, mas à medida que aumentou a quantidade de EB, o tamanho de cristalito diminuiu. As micrografias de MEV-FEG constataram que a morfologia predominante das nanopartículas é semelhante a uma flor. A energia de banda de gap dos Bi2WO6:xPr3+ variou entre 3,56 eV a 3,65 eV. Os testes fotocatalíticos indicam que todas as amostras apresentam potencial para degradar as moléculas dos corantes AM e VC. Além disso, observou-se que o mecanismo fotocatalítico atuante consiste em superóxidos e buracos. Ademais, os espectros de FL constatou que as nanopartículas apresentaram o índice de renderização de cor (CRI) maior que 80% que tornam esse nanomaterial potencial para aplicações em diodos emissores de luz branca de alta qualidade. Portanto, as nanopartículas de Bi2WO6:xPr3+, utilizando síntese verde e a luz solar, pode ser uma alternativa promissora, eficiente e econômica para a degradação de corantes orgânicos como também para aplicações em diodos emissores de luz branca. |
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Brito, Ana Melissa Paulahttps://orcid.org/0000-0003-1775-3933http://lattes.cnpq.br/5950685472246883https://orcid.org/0000-0001-9016-4217http://lattes.cnpq.br/9558299312183852Motta, Fabiana Villela dahttps://orcid.org/0000-0002-3523-737Xhttp://lattes.cnpq.br/9918299069511517Bernardi, Maria Ines BassoDelmonte, Mauricio Roberto Bomio2023-11-07T19:15:52Z2023-11-07T19:15:52Z2023-09-22BRITO, Ana Melissa Paula. Caracterização das propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes de Bi2WO6:xPr3+ com adição de extrato de beterraba obtidos pelo método hidrotérmico assistido por microondas. Orientador: Dr. Mauricio Roberto Bomio Delmonte. 2023. 87f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55185A síntese verde tem se mostrado promissora para a obtenção de nanopartículas por ser uma alternativa econômica e ambientalmente correta. Devido suas propriedades estruturais e eletroquímicas interessantes e empregando diferentes formas de obtenção, o tungstato de bismuto (Bi2WO6) se destaca como um fotocatalisador, para remediação ambiental. Neste trabalho, nanopartículas de Bi2WO6:xPr3+ (x = 0; 1 e 3 %molar), com adição de extrato de beterraba (EB), foram sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas à 150 °C por 60 min. Por conseguinte, as amostras foram caracterizadas estruturalmente pela técnica de difração de raios X (DRX) e sua morfologia foi investigada pela microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (MEV-FEG). A atividade fotocatalítica das amostras foi quantificada pela técnica de espectroscopia de UV-Visível (UV-Vis) por meio da degradação dos corantes azul de metileno (AM) e violeta cristal (VC) por irradiação ultravioleta e solar. As propriedades ópticas foram investigadas por meio da técnica de fotoluminescência (FL). Os resultados dos padrões de DRX mostraram que as amostras possuem uma estrutura cristalina ortorrômbica e boa cristalinidade, sem a presença de fases secundárias, o que indica que a presença do dopante Pr3+ e a adição do extrato de beterraba, não geram fases adicionais. Além disso, o tamanho de cristalito variou entre 6,48 nm à 10,27 nm, apresentando um ligeiro aumento quando inserido o dopante Pr3+, mas à medida que aumentou a quantidade de EB, o tamanho de cristalito diminuiu. As micrografias de MEV-FEG constataram que a morfologia predominante das nanopartículas é semelhante a uma flor. A energia de banda de gap dos Bi2WO6:xPr3+ variou entre 3,56 eV a 3,65 eV. Os testes fotocatalíticos indicam que todas as amostras apresentam potencial para degradar as moléculas dos corantes AM e VC. Além disso, observou-se que o mecanismo fotocatalítico atuante consiste em superóxidos e buracos. Ademais, os espectros de FL constatou que as nanopartículas apresentaram o índice de renderização de cor (CRI) maior que 80% que tornam esse nanomaterial potencial para aplicações em diodos emissores de luz branca de alta qualidade. Portanto, as nanopartículas de Bi2WO6:xPr3+, utilizando síntese verde e a luz solar, pode ser uma alternativa promissora, eficiente e econômica para a degradação de corantes orgânicos como também para aplicações em diodos emissores de luz branca.Green synthesis has shown to be a promising for obtaining nanoparticles because it is an economical and ecologically correct alternative. Due to its interesting structural and electrochemical properties and the use of different ways of obtaining it, bismuth tungstate (Bi2WO6) stands out as a photocatalyst for environmental remediation. In this work, Bi2WO6:xPr3+ (x = 0; 1 and 3 %molar) nanoparticles, with addition of beetroot extract (BE), were synthesized by the microwave-assisted hydrothermal method at 150°C for 60 min. Thus, the samples were structurally characterized by the X ray diffraction (XRD) and their morphology was investigated by the field emission scanning electron microscopy (FESEM). Photocatalytic activity of the samples was quantified by the UV-visible (UV-Vis) spectroscopy technique through the degradation of methylene blue (MB) and crystal violet (CV) dyes by ultraviolet and solar irradiation. Optical properties were investigated using the photoluminescence (PL) technique. The XRD patterns showed that the samples have an orthorhombic crystalline structure and good crystallinity, without the presence of secondary phases, which indicates that the presence of the Pr3+ dopant and the addition of beetroot extract do not generate additional phases. In addition, the crystallite size ranged from 6.48 nm to 10.27 nm, a slight increase was noted when the Pr3+ dopant was inserted, but as the amount of BE increased, the crystallite size decreased. The FESEM micrographs showed that the obtained nanoparticles have a predominantly flower-like morphology. The bandgap energy of the Bi2WO6:xPr3+ ranged from 3.56 eV to 3.65 eV. Photocatalytic tests indicated that all the samples have potential for MB and CV degradation. In addition, PL spectra found that the nanoparticles had a color rendering index (CRI) greater than 80%, which makes this nanomaterial a potential for applications in high quality white light emitting diodes (LED’s). Furthermore, it was observed that the active photocatalytic mechanism consists of superoxide and holes. Therefore, Bi2WO6:xPr3+ nanoparticles, using green synthesis and sunlight, is a promising, efficient and economical alternative for the degradation of organic dyes as well as for LED’s applications.Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUFRNBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICATungstato de bismutoPraseodímioExtrato de beterrabaMétodo hidrotérmico assistido por micro-ondasFotocatáliseFotoluminescênciaCaracterização das propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes de Bi2WO6:xPr3+ com adição de extrato de beterraba obtidos pelo método hidrotérmico assistido por microondasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALCaracterizacaopropriedadesfotocataliticas_Brito_2023.pdfapplication/pdf4777176https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/55185/1/Caracterizacaopropriedadesfotocataliticas_Brito_2023.pdf854977dfd048da1d84c6b6e433b58c7cMD51123456789/551852023-11-07 16:16:37.769oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/55185Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-11-07T19:16:37Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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