Síntese, caracterização e atividade fotocatalítica de nanocompósitos de óxido de grafeno reduzido/Hematita

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Baraúna, Jairo Breno Francisco de Oliveira, 1988-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637344
Resumo: Orientador: Rodnei Bertazzoli
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spelling Síntese, caracterização e atividade fotocatalítica de nanocompósitos de óxido de grafeno reduzido/HematitaSynthesis, characterization and photocatalytic activity of reduced graphene oxide/Hematite nanocompositesFotocatáliseHematitaGrafenoPhotocatalysisHematiteGrapheneOrientador: Rodnei BertazzoliDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: A fotocatálise é um ramo da química que usa luz para catalisar reações de interesse, por exemplo, para a degradação de compostos nocivos ao meio ambiente, síntese de substâncias químicas, ou até mesmo a quebra da molécula de água liberando hidrogênio e oxigênio. Nos últimos anos a Hematita ("alfa"-Fe2O3) se tornou bastante popular nessa área por ser um material extremamente disponível no planeta, ter baixa toxicidade, alta estabilidade e absorver radiação eletromagnética em uma faixa interessante do espectro solar. No entanto, desenvolvimentos ainda precisam ser feitos para explorar o seu potencial. Neste trabalho, com o intuito de diminuir a recombinação elétron-lacuna na Hematita, acoplamos esse material ao óxido de Grafeno reduzido (rGO), de forma a escoar os elétrons fotogerados mais facilmente. Com esse objetivo, dois tipos de nanocompósitos foram sintetizados, o primeiro deles através de uma rota hidrotermal com a ancoragem de nanobastões ocos de Hematita na superfície de óxido de grafeno (GO) que foi posteriormente reduzido quimicamente para rGO. Esse nanocompósito foi testado em uma aplicação modelo para degradação do corante azo Remazol Black B, obtendo 95% de descoloração em 35 minutos em uma solução contendo 25 mg/L de corante e 10 mg/L do fotocatalisador. O segundo nanocompósito foi sintetizado através de uma rota híbrida de eletrodeposição e deposição eletroforética sobre substratos transparentes condutores de óxido de estanho dopado com flúor (FTO) utilizando uma solução de FeCl3 com nanofolhas de GO suspensas que são reduzidas simultaneamente durante a deposição. O nanocompósito exibiu fotoatividade quase 80 vezes superior em comparação com um filme de Hematita eletrodepositado nas mesmas condições sem o rGO, quando aplicado na fotodecomposição de moléculas de água utilizando uma célula fotoeletroquímica (water splitting)Abstract: Photocatalysis is a branch of chemistry that uses light to catalyze reactions of interest, for example to the degradation of environmentally harmful compounds, chemical synthesis, or even the breaking of the water molecule to release hydrogen and oxygen. In recent years, Hematite ("alfa"-Fe2O3) has become quite popular in this area because it is an extremely available material on the planet, has low toxicity, high stability and absorbs electromagnetic radiation in an interesting range of the solar spectrum. However, developments still need to be made to exploit its potential. In this work, in order to decrease the electron-hole recombination in Hematite, we coupled this material to reduced graphene oxide (rGO), so that the photogenerated electrons flow more easily. In order to do that, two types of nanocomposites were synthesized, the first through a hydrothermal route with the anchoring of hollow Hematite nanorods on the graphene oxide (GO) surface which was further chemically reduced to rGO. This nanocomposite was tested in a model application for Remazol Black B azo dye degradation, obtaining 95% discoloration in 35 minutes in a solution containing 25 mg/L dye and 10mg/L photocatalyst. The second nanocomposite was synthesized through a hybrid electrodeposition and electrophoretic deposition route on fluoride-doped tin oxide (FTO) transparent substrates using a FeCl3 solution with suspended GO nanosheets which are simultaneously reduced during deposition. The nanocomposite exhibited nearly 80 times higher photoactivity compared to an electrodeposited Hematite film under the same conditions without rGO when applied to water splitting of water molecules using a photoelectrochemical cellMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestre em Engenharia MecânicaCAPES[s.n.]Bertazzoli, Rodnei, 1965-Verissimo, Nathália CarolinaFernández, Pablo SebastiánUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASBaraúna, Jairo Breno Francisco de Oliveira, 1988-20192019-08-26T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (57 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637344BARAÚNA, Jairo Breno Francisco de Oliveira. Síntese, caracterização e atividade fotocatalítica de nanocompósitos de óxido de grafeno reduzido/Hematita. 2019. 1 recurso online (57 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637344. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1094081Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-10-18T17:04:20Zoai::1094081Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-10-18T17:04:20Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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