Influência dos íons Ce4+, Sm3+ e Gd3+ nas propriedades fotoluminescentes e fotocatalíticas do óxido de zinco

• Autor(a) principal: Marinho, Juliane Zacour
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/18956; http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2017.62
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Química; Óxido de zinco; Terras raras; Fotoluminescência; Método hidrotérmico de micro-ondas; Fotocatálise; Zinc oxide; Rare earths; Microwave-hydrothermal method; Photoluminescence; Photocatalysis

Nanoestruturas de ZnO puro e dopado com os íons terras raras (TR: Ce4+, Sm3+ e Gd3+), preparadas pelo método hidrotérmico de micro-ondas (HM), com propriedades fotoluminescentes e fotocatalíticas foram obtidas no presente trabalho. Os materiais foram sintetizados sob baixa temperatura, à 90 ºC, e em curtos tempos de reação, de 2 e 16 minutos. A formação da fase hexagonal wurtzita foi observada para as amostras de ZnO puro e dopado com os íons Ce4+, Sm3+ e Gd3+. Os resultados de refinamento Rietveld exibiram coeficientes de confiabilidade referentes a um bom refinamento. Os espectros Raman revelaram a presença do modo E2H em 438 cm-1 confirmando a formação da estrutura hexagonal wurtzita do ZnO para todas as amostras obtidas e as distorções locais geradas pela adição dos íons terras raras causando uma desordem à curto alcance na estrutura do ZnO. As imagens de MEV-FEG mostraram a importância do tempo de síntese na formação das nanoestruturas de ZnO puro e dopado. As amostras sintetizadas em 2 minutos são constituídas de partículas com formas irregulares, enquanto que após 16 minutos de síntese, observou-se um crescimento direcional das partículas com a formação de placas homogêneas e espessura média de 45 nm. Os espectros EDX confirmaram a presença dos elementos cério, samário e gadolínio nas amostras dopadas e a pureza das mesmas. Todas as amostras apresentaram propriedades fotoluminescentes com banda larga na região visível do espectro, com emissão máxima na região verde-laranja. A incorporação dos íons dopantes levou a um aumento na porcentagem de área de emissão na região do verde, associada à presença de vacâncias de oxigênio. A morfologia e o tamanho das partículas formadas, que tiveram influência especialmente da dopagem e do tempo de reação hidrotérmica, desempenharam um papel fundamental na atividade fotocatalítica dos materiais sintetizados. Todos os materiais obtidos apresentaram atividade fotocatalítica, sendo que os catalisadores que apresentaram um ótimo desempenho frente à degradação do corante azul de metileno foram: ZnO dopado com 2% em mol de Gd3+ à 2 minutos, 1% em mol de Gd3+ à 16 minutos e 2% em mol de Sm3+ à 16 minutos, com 65%, 73% e 100% de eficiência, respectivamente.