Síntese, caracterização e aplicações ambientais do niobato de bismuto e ferro (Bi2FexNbO7)

• Autor(a) principal: Scharnberg, Allan Ramone de Araujo
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/211297
• topic: Niobato de bismuto; Semicondutores; Hidrogênio; Fotocatálise; Bi2FexNbO7; Semiconductors; Hydrogen; Photocatalysis

Atualmente, a matriz energética global é composta majoritariamente por combustíveis fósseis (81%). A queima destes combustíveis causa a emissão de CO2 na atmosfera. A elevação dos níveis deste gás é uma das principais causas das mudanças climáticas e seus diversos impactos ambientais relacionados. Portanto, se torna um fator primordial o desenvolvimento de fontes limpas de energia. A economia do hidrogênio se mostra muito atrativa neste sentido, contudo, quando o mesmo é gerado a partir da reforma de metano se gera também gás carbônico. Em virtude disto, esta pesquisa tem como propósito desenvolver e caracterizar semicondutores fotocatalisadores baseados em niobato de bismuto e ferro (BFNO) para produção de hidrogênio via fotoeletrólise da água. Os filmes de Bi2FexNbO7 foram sintetizados pelo método sol-gel e depositados sobre placas de vidro revestidas com FTO pela técnica de dip coating. A influência do tratamento térmico foi estudada em três temperaturas: 400, 500 e 600°C. Também foi analisada a influência da quantidade de ferro na estrutura do niobato (Bi2FexNbO7; x = 0; 0,8; 1; 1,2) e suas propriedades. Foram avaliadas as propriedades ópticas, estruturais, morfológicas e a eficiência dos fotoânodos em ensaios de fotocorrente. Ademais, foram sintetizadas partículas na composição Bi2FeNbO7, as quais foram aplicadas em ensaios de fotocatálise. Os resultados indicam que o incremento da temperatura, bem como da quantidade de ferro, levam a uma maior capacidade de absorção da luz e menores valores de band gap. Quanto às propriedades estruturais, foi possível observar a formação da fase do BFNO nas amostras tratadas em 500 e 600°C. Os filmes tratados em 400°C apresentaram uma textura heterogênea e em 600°C há presença de trincas. Os filmes contendo mais ferro e tratados a 400°C apresentaram melhores respostas nos ensaios de fotocorrente. Quanto às partículas, se observou que a cristalinidade aumenta com a temperatura, sendo obtida a fase pura do BFNO a 900°C. A aplicação destas partículas como fotocatalisadores apresentou resultados promissores na degradação do azul de metileno. Pode-se concluir que o niobato de bismuto e ferro apresenta um grande potencial para aplicações ambientais, tanto para produção de hidrogênio por fotoeletrólise quanto para degradação de contaminantes.