Síntese de niobato de sódio e potássio (K1-xNaxNbO3) com propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45428 |
Resumo: | Nos últimos anos, a fotoluminescência e a fotocatálise têm se mostrado um campo abrangente para a pesquisa e desenvolvimento de tecnologia de materiais. O desenvolvimento de novos materiais tem aberto novas perspectivas para a produção de dispositivos com propriedades fotoluminescentes e fotocatalíticas altamente eficientes. Dentre os materiais promissores de interesse tecnológico, destacam-se os semicondutores niobatos de sódio e potássio (KNN), que apresentam bom desempenho em propriedades ópticas e fotocatalíticas. Neste trabalho, estruturas perovskitas de niobato de sódio e potássio (K1-xNaxNbO3) para x = 0; 30; 50; 70; 100% (mol) foram sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos e tratadas termicamente à 600°C, 700°C, 800°C e 900°C, com o propósito de investigar suas propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes. As amostras foram caracterizadas por análises térmicas (TG/ DSC), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia de absorção óptica UV-vis, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), fotoluminescência (PL) e testes fotocatalíticos na degradação do corante azul de metileno. Os resultados da difração de raios X confirmaram a formação da fase ortorrômbica da perovskita KNN, K1-xNaxNbO3 apresentando organização a longo alcance. Os espectros FTIR confirmaram os dados da difração de raios X ao apresentarem uma redução das bandas referentes às vibrações curtas relacionadas às ligações duplas do Nb=O. As imagens de MEV revelaram que as amostras de niobatos KNN apresentam morfologia na forma de cubos com diferentes tamanhos de partículas, com a presença de aglomerados e regiões parcialmente sinterizadas. Os espectros de absorção óptica por UV-vis caracterizaram os niobatos como semicondutores, indicando “gap óptico” entre 2,59 eV e 3,35 eV, além de revelarem que o aumento da temperatura de tratamento térmico e a concentração de sódio promoveram um aumento da banda de gap. Os espectros de fotoluminescência indicaram a diminuição da intensidade de emissão FL com o aumento da concentração de sódio na matriz KNbO3, apresentando emissão à temperatura ambiente na região do violeta (433 nm) ao vermelho (642 nm). As amostras de niobatos KN, KNN30, KNN50, KNN70 e NN apresentaram taxas de degradação satisfatórias, apresentando excelentes resultados para o NaNbO3 (NN) tratado termicamente à 600°C com degradação de 95,95% do corante. O aumento da concentração de sódio melhorou o desempenho fotocatalítico do sistema KNN, mostrando-se eficiente para aplicações fotocatalíticas. Os resultados obtidos indicam o potencial de aplicação dos niobatos de sódio e potássio em fotocatálise e fotoluminescência. |
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O desenvolvimento de novos materiais tem aberto novas perspectivas para a produção de dispositivos com propriedades fotoluminescentes e fotocatalíticas altamente eficientes. Dentre os materiais promissores de interesse tecnológico, destacam-se os semicondutores niobatos de sódio e potássio (KNN), que apresentam bom desempenho em propriedades ópticas e fotocatalíticas. Neste trabalho, estruturas perovskitas de niobato de sódio e potássio (K1-xNaxNbO3) para x = 0; 30; 50; 70; 100% (mol) foram sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos e tratadas termicamente à 600°C, 700°C, 800°C e 900°C, com o propósito de investigar suas propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes. 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Os espectros de absorção óptica por UV-vis caracterizaram os niobatos como semicondutores, indicando “gap óptico” entre 2,59 eV e 3,35 eV, além de revelarem que o aumento da temperatura de tratamento térmico e a concentração de sódio promoveram um aumento da banda de gap. Os espectros de fotoluminescência indicaram a diminuição da intensidade de emissão FL com o aumento da concentração de sódio na matriz KNbO3, apresentando emissão à temperatura ambiente na região do violeta (433 nm) ao vermelho (642 nm). As amostras de niobatos KN, KNN30, KNN50, KNN70 e NN apresentaram taxas de degradação satisfatórias, apresentando excelentes resultados para o NaNbO3 (NN) tratado termicamente à 600°C com degradação de 95,95% do corante. O aumento da concentração de sódio melhorou o desempenho fotocatalítico do sistema KNN, mostrando-se eficiente para aplicações fotocatalíticas. Os resultados obtidos indicam o potencial de aplicação dos niobatos de sódio e potássio em fotocatálise e fotoluminescência.In recent years, photoluminescence and photocatalysis have shown a comprehensive field for research and development of materials technology. The development of new materials has opened new perspectives for the production of devices with photoluminescent properties and highly efficient photocatalytic. Promising materials of technological interest include sodium niobates and potassium (KNN) semiconductor, which perform well in optical and photocatalytic properties. In this work, perovskite structures sodium niobates and potassium (K1-xNaxNbO3) for x = 0; 30; 50; 70; 100% (mol) were synthesized by the polymeric precursor and thermally treated at 600°C, 700°C, 800°C and 900°C, in order to investigate their photocatalytic and photoluminescent properties. The samples were characterized by thermal analysis (TG/ DSC), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, absorption in the infrared (FTIR) spectroscopy, optical absorption UV-vis, scanning electron microscopy (SEM), spectroscopy energy dispersive X-ray (EDS), photoluminescence (PL) and photocatalytic tests in the degradation of methylene blue. The results of X-ray diffraction confirmed the formation of the orthorhombic phase of perovskite KNN, K1-xNaxNbO3, presenting long range organization. FTIR spectra confirmed the data of X-ray diffraction to present reduction regarding the short bands of vibrations associated to the Nb = O double bonds. The SEM images showed that the sample had niobates KNN morphology in the form of cubes with different particle sizes, the presence of agglomerated and partially sintered regions. The optical absorption spectra of UV-vis characterized the semiconductor niobates as indicating "optical gap" between 2.59 eV and 3.35 eV, and reveal that the increase in heat treatment as well as the concentration of sodium promoted increasing gap band. The photoluminescence spectra showed decreased FL emission intensity with increasing sodium concentration in the KNbO3 matrix having emission at room temperature to the violet region (433 nm) to red (642 nm). The samples niobates KN, KNN30, KNN50, KNN70 and NN showed satisfactory rates of degradation, presented excellent results for NaNbO3 (NN) heat treated at 600°C with 95.95% degradation of the dye. The increased sodium concentration improved photocatalytic performance of KNN system, being efficient for photocatalytic applications. The results indicate the potential application of potassium sodium niobate in photocatalysis and photoluminescence.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISUFRNBrasilNiobato KNNPerovskitaPrecursores poliméricosFotocatáliseFotoluminescênciaSíntese de niobato de sódio e potássio (K1-xNaxNbO3) com propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentesSynthesis of sodium and potassium niobate (K1-xNaxNbO3) withe photocatalytic and photoluminescent propertiesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALSinteseniobatosodio_Assis_2017.pdfapplication/pdf3139348https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/45428/1/Sinteseniobatosodio_Assis_2017.pdfa33f9aaa95b047420eea4001d0083281MD51123456789/454282022-05-02 12:09:58.027oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/45428Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-05-02T15:09:58Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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