Síntese e caracterização da heterojunção SrMoO4/g-C3N4 preparada via tratamento hidrotérmico: um estudo das propriedades ópticas e fotocatalíticas
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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/123456789/51370 |
Resumo: | O despejo inapropriado de efluentes orgânicos nos ecossistemas aquáticos tem suscitado a necessidade de novas tecnologias para o tratamento de águas residuais, capazes de reduzir de maneira definitiva a concentração desses compostos do meio ambiente. Nesse cenário, os Processos Oxidativos Avançados baseados em fotocatalisadores semicondutores, como o molibdato de estrôncio (SrMoO4), surge como uma alternativa apropriada para promover a degradação dos poluentes orgânicos em substâncias não tóxicas. Contudo, o SrMoO4 em sua fase pura, normalmente dispõe de propriedades fotocatalíticas pouco vantajosas. Uma estratégia potencialmente eficaz para superar tais limitações é a construção de um fotocatalisador heteroestruturados com o semicondutor polimérico g-C3N4. Dessa forma, partículas de SrMoO4 e heteroestruturas SrMoO4/xg-C3N4 foram sintetizadas via rota de co-precipitação com tratamento hidrotérmico adicional por diferentes períodos de tempo de aquecimento à temperatura fixa de 140 °C. Com o intuito de avaliar a influência de diferentes porcentagens do g-C3N4 na estrutura do SrMoO4 e o efeito sinergético decorrente da interação de interface entre ambos, os pós foram caracterizados estruturalmente por difração de raio X e espectroscopia Raman, em que foi possível constatar a obtenção da fase pura do SrMoO4 e a fase composta do SrMoO4/xg-C3N4. A análise óptica por espectroscopia no ultravioleta visível revelou que o g-C3N4 pode diminuir consideravelmente o gap do SrMoO4, enquanto que o mecanismo de heterojunção estimado para a SrMoO4/g-C3N4 sugere um aumento no tempo de vida útil das cargas fotogeradas. Tais características indicam a possibilidade de obtenção de um material com propriedades fotocatalíticas aprimoradas que, posteriormente, foram constatadas por meio de ensaios fotocatalíticos do azul de metileno sob luz UV e solar, com resultados acima de 74 e 97%, respectivamente. Além disso, as heterojunções apresentaram excelente capacidade de adsorção em meio ao sistema de corante catiônico. |
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Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/51370O despejo inapropriado de efluentes orgânicos nos ecossistemas aquáticos tem suscitado a necessidade de novas tecnologias para o tratamento de águas residuais, capazes de reduzir de maneira definitiva a concentração desses compostos do meio ambiente. Nesse cenário, os Processos Oxidativos Avançados baseados em fotocatalisadores semicondutores, como o molibdato de estrôncio (SrMoO4), surge como uma alternativa apropriada para promover a degradação dos poluentes orgânicos em substâncias não tóxicas. Contudo, o SrMoO4 em sua fase pura, normalmente dispõe de propriedades fotocatalíticas pouco vantajosas. Uma estratégia potencialmente eficaz para superar tais limitações é a construção de um fotocatalisador heteroestruturados com o semicondutor polimérico g-C3N4. Dessa forma, partículas de SrMoO4 e heteroestruturas SrMoO4/xg-C3N4 foram sintetizadas via rota de co-precipitação com tratamento hidrotérmico adicional por diferentes períodos de tempo de aquecimento à temperatura fixa de 140 °C. Com o intuito de avaliar a influência de diferentes porcentagens do g-C3N4 na estrutura do SrMoO4 e o efeito sinergético decorrente da interação de interface entre ambos, os pós foram caracterizados estruturalmente por difração de raio X e espectroscopia Raman, em que foi possível constatar a obtenção da fase pura do SrMoO4 e a fase composta do SrMoO4/xg-C3N4. A análise óptica por espectroscopia no ultravioleta visível revelou que o g-C3N4 pode diminuir consideravelmente o gap do SrMoO4, enquanto que o mecanismo de heterojunção estimado para a SrMoO4/g-C3N4 sugere um aumento no tempo de vida útil das cargas fotogeradas. Tais características indicam a possibilidade de obtenção de um material com propriedades fotocatalíticas aprimoradas que, posteriormente, foram constatadas por meio de ensaios fotocatalíticos do azul de metileno sob luz UV e solar, com resultados acima de 74 e 97%, respectivamente. Além disso, as heterojunções apresentaram excelente capacidade de adsorção em meio ao sistema de corante catiônico.The inappropriate dumping of organic effluents in aquatic ecosystems has raised the need for new technologies for residual water treatment, capable of definitively reducing the concentration of these compounds in the environment. In this scenario, Advanced Oxidative Processes based on semiconductor photocatalysts, such as strontium molybdate (SrMoO4), emerges as an appropriate alternative to promote the degradation of organic pollutants into non-toxic substances. However, SrMoO4 in its pure phase normally has unfavorable photocatalytic properties. A potentially effective strategy to overcome such limitations is the construction of a heterostrtured photocatalyst with the polymeric semiconductor g-C3N4. Thus, SrMoO4 particles and SrMoO4/xg-C3N4 heterostructures were synthesized via a co-precipitation route with additional hydrothermal treatment for different heating times at a fixed temperature of 140 °C. In order to evaluate the influence different percentages of g-C3N4 the SrMoO4 structure and the synergistic effect resulting from the interface interaction between both, the powders were structurally characterized by X-ray diffraction and Raman spectroscopy, in which it was possible to verify the obtaining of the pure phase of SrMoO4 and the composite phase of SrMoO4/xg-C3N4. Optical analysis by ultraviolet visible spectroscopy revealed that g-C3N4 can considerably decrease the SrMoO4 gap, while the heterojunction mechanism estimated for SrMoO4/g-C3N4 suggests an increase in the lifetime of photogenereated loads. Such characteristics indicate the possibility of obtaining a material with improved photocatalytic properties, which were later verified through photocatalytic tests of methylene blue under UV and solar light, with results above 74 and 97%, respectively. In addition, the heterojunctions showed excellent absorption capacity in the middle of the cationic dye system.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICAUFRNBrasilCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAQuímicaFotocatáliseHeteroestruturasSemicondutoresSrMoO4g-C3N4Síntese e caracterização da heterojunção SrMoO4/g-C3N4 preparada via tratamento hidrotérmico: um estudo das propriedades ópticas e fotocatalíticasinfo: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:UFRNORIGINALSintesecaracterizacaoheterojuncao_Rosario_2023.pdfapplication/pdf7622134https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/51370/1/Sintesecaracterizacaoheterojuncao_Rosario_2023.pdf86b6a8080b91a5e164cbb869f3ab076dMD51123456789/513702023-03-02 16:23:40.427oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/51370Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-03-02T19:23:40Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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