Estudo da degradação fotocatalítica do azul de metileno na presença de filmes finos de WO3/SnO2/CuO obtidos via Dip Coating

Recently, the interest in materials with photocatalytic properties for the degradation of dyes from textile industries has been increasingly studied, since the incorrect disposal of these dyes causes serious environmental problems. The tungsten trioxide (WO3) has a band gap of 2,7 eV which makes it...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Rezende, Thyalle Trindade de Araújo
Outros Autores: Motta, Fabiana Villela da
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Filmes finos
WO 3
SnO 2
CuO
Fotocatálise
Dip coating
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/46455
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Rezende, Thyalle Trindade de Araújo
Estudo da degradação fotocatalítica do azul de metileno na presença de filmes finos de WO3/SnO2/CuO obtidos via Dip Coating
description Recently, the interest in materials with photocatalytic properties for the degradation of dyes from textile industries has been increasingly studied, since the incorrect disposal of these dyes causes serious environmental problems. The tungsten trioxide (WO3) has a band gap of 2,7 eV which makes it a promising element for the absorption of photons in the visible spectrum range. Tin dioxide (SnO2) is a band gap semiconductor equal to 3,6 eV with a high surface area, making it essential for the photocatalysis process. In turn, copper oxide (CuO) presents an expansion of the light spectrum from the ultraviolet to the visible regions due to its narrow band gap of 1,2 eV. In this work W, Sn and Cu based resins were synthesized by the complex polymerization method (MPC) for the production of thin films of WO3, SnO2, CuO and WO3/SnO2/CuO with 9 layers using the dip coating technique. Two heat treatment pathways (Route 1 and 2) were used during the process of obtaining the nanocomposites, with all samples calcined at a temperature of 500 °C. The films were characterized by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy with field emission (SEM-FEG), energy dispersion spectroscopy (EDS), spectroscopy in the region UV-Visible (UV-Vis) and wettability test. The XRD results confirmed the formation of orthorhombic, monoclinic and tetragonal crystalline structures, there was also the formation of a sub stoichiometric phase (WO2,63) and tin tungstate in the route 2 nanocomposite, indicating chemical interaction between the interfaces. The images of the surface and the cross section of the thin films indicated regular morphologies with small porosity and uniform thicknesses. The contact angle measurements indicated that the nanocomposites remained hydrophilic even after UV irradiation and storage in the dark. The optical absorption spectra by UV-Vis characterized thin films as semiconductors. The photocatalytic activity was evaluated and the results showed that the films degrade the MB dye when exposed to UV and solar radiation. The maximum photocatalytic activity (89%) was obtained under sunlight and remained practically unchanged after six cycles of use, indicating that the nanocomposites studied are promising for degradation of MB dye.
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Tin dioxide (SnO2) is a band gap semiconductor equal to 3,6 eV with a high surface area, making it essential for the photocatalysis process. In turn, copper oxide (CuO) presents an expansion of the light spectrum from the ultraviolet to the visible regions due to its narrow band gap of 1,2 eV. In this work W, Sn and Cu based resins were synthesized by the complex polymerization method (MPC) for the production of thin films of WO3, SnO2, CuO and WO3/SnO2/CuO with 9 layers using the dip coating technique. Two heat treatment pathways (Route 1 and 2) were used during the process of obtaining the nanocomposites, with all samples calcined at a temperature of 500 °C. The films were characterized by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy with field emission (SEM-FEG), energy dispersion spectroscopy (EDS), spectroscopy in the region UV-Visible (UV-Vis) and wettability test. The XRD results confirmed the formation of orthorhombic, monoclinic and tetragonal crystalline structures, there was also the formation of a sub stoichiometric phase (WO2,63) and tin tungstate in the route 2 nanocomposite, indicating chemical interaction between the interfaces. The images of the surface and the cross section of the thin films indicated regular morphologies with small porosity and uniform thicknesses. The contact angle measurements indicated that the nanocomposites remained hydrophilic even after UV irradiation and storage in the dark. The optical absorption spectra by UV-Vis characterized thin films as semiconductors. The photocatalytic activity was evaluated and the results showed that the films degrade the MB dye when exposed to UV and solar radiation. The maximum photocatalytic activity (89%) was obtained under sunlight and remained practically unchanged after six cycles of use, indicating that the nanocomposites studied are promising for degradation of MB dye. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Nos últimos tempos, o interesse em materiais com propriedades fotocatalíticas para a degradação de corantes provenientes de indústrias têxteis vem sendo cada vez mais estudados, visto que o descarte incorreto desses corantes ocasiona graves problemas ambientais. O trióxido de tungstênio (WO3) apresenta um band gap de 2,7 eV o que o torna um elemento promissor para a absorção de fótons na faixa do espectro visível. O dióxido de estanho (SnO2) é um semicondutor de band gap igual a 3,6 eV com elevada área superficial, tornando-o essencial para o processo de fotocatálise. Por sua vez, o óxido de cobre (CuO) apresenta uma expansão do espectro de luz das regiões ultravioleta para as visíveis devido ao seu band gap estreito de 1,2 eV. Neste trabalho resinas a base de W, Sn e Cu foram sintetizadas pelo método de polimerização de complexos (MPC) para produção de filmes finos de WO3, SnO2, CuO e WO3,/SnO2/CuO com 9 camadas por meio da técnica de dip coating. Foram utilizadas duas vias de tratamentos térmicos (Rota 1 e 2) durante o processo de obtenção dos nanocompósitos, sendo todas as amostras calcinadas na temperatura de 500 °C. Os filmes foram caracterizados por meio de difração de Raios-X (DRX), microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), espectroscopia por dispersão de energia (EDS), espectroscopia na região do UV-Visível (UV-Vis) e ensaio de molhabilidade. Os resultados de DRX confirmaram a formação das estruturas cristalinas monoclínica e tetragonal, também houve formação de fase subestequiométrica (WO2,63) e do tungstato de estanho no nanocompósito da rota 2, indicando interação química entre as interfaces. As imagens da superfície e da seção transversal dos filmes finos indicaram morfologias regulares com pequena porosidade e espessuras uniformes. As medidas do ângulo de contato indicaram que os nanocompósitos se mantiveram hidrofílicos mesmo após irradiação UV e armazenamento no escuro. Os espectros de absorção óptica por UV-Vis caracterizaram os filmes finos como semicondutores. A atividade fotocatalítica foi avaliada e os resultados mostraram que os filmes degradam o corante MB quando expostos as radiações UV e solar. A atividade fotocatalítica máxima (89%) foi obtida sob luz solar e permaneceu praticamente inalterada após seis ciclos de uso, indicando que os nanocompósitos estudados são promissores para degradação do corante MB. 2022-03-08T23:19:29Z 2022-03-08T23:19:29Z 2020-12-11 masterThesis REZENDE, Thyalle Trindade de Araújo. Estudo da degradação fotocatalítica do azul de metileno na presença de filmes finos de WO3/SnO2/CuO obtidos via Dip Coating. 2020. 96f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/46455 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

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