Influência do método de obtenção de heteroestruturas de Bi2MoO6:ZnO para aplicação fotocatalítica

Due to the high consumption and inappropriate disposal of industrial products, from clothing to food products, society's interest in developing materials that have catalytic properties that use means for the degradation of these organic contaminants, which can be dyes, active ingredient of d...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Oliveira, Ronier Alcântara
Outros Autores: Motta, Fabiana Villela da
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Sonoquímico
Bi2MoO6
ZnO
Heteroestrutura
Micro-ondas
Fotocatálise
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52280
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Oliveira, Ronier Alcântara
Influência do método de obtenção de heteroestruturas de Bi2MoO6:ZnO para aplicação fotocatalítica
description Due to the high consumption and inappropriate disposal of industrial products, from clothing to food products, society's interest in developing materials that have catalytic properties that use means for the degradation of these organic contaminants, which can be dyes, active ingredient of drugs and among others has been increasing. The degradation reaction is accelerated using electromagnetic radiation, potential difference or ultrasonic radiation. In this work, the microwave-assisted hydrothermal method was used simultaneously with the sonochemical method (route 1) and only the sonochemical method (route 2) to obtain Bi2MoO6/ZnO heterostructures, with mass ratios of 1:1, 1 :2, 1:4, 1:8, 2:1, 4:1 and 8:1. The particles obtained were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (SEM-FEG) and spectroscopy in the ultraviolet visible region (UV-Vis). To evaluate the photocatalytic properties, photodegradation tests were performed against methylene blue and rhodamine B dyes using UV and solar radiation. The XRD results indicated the presence of ZnO phases with hexagonal structure and Bi2MoO6 with orthorhombic phase. The formation of a secondary phase of bismuth molybdate (Bi4MoO9) in route 1 was observed. Raman spectroscopy revealed the standard vibrational modes of the phases obtained from Bi2MoO6/ZnO, and also confirmed the presence of the secondary phase. The images obtained by SEM-FEG showed an irregular and predominant morphology in route 1 of synthesis, typical of the secondary phase of molybdate, and in route 2 of synthesis, platelet-like morphology was obtained for molybdate and rods and flowers for zinc oxide. The heterostructures with a 1:1 ratio showed absorption for longer wavelengths and smaller bandgap, indicating a probable photoactivity under solar radiation and degradation of organic compounds, such as methylene blue and rhodamine B dyes. The reuse cycles indicated a high potential for application practice in wastewater, due to the capacity of consecutive cycles for photodegradation, even with the reduction of photocatalytic efficiency.
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The degradation reaction is accelerated using electromagnetic radiation, potential difference or ultrasonic radiation. In this work, the microwave-assisted hydrothermal method was used simultaneously with the sonochemical method (route 1) and only the sonochemical method (route 2) to obtain Bi2MoO6/ZnO heterostructures, with mass ratios of 1:1, 1 :2, 1:4, 1:8, 2:1, 4:1 and 8:1. The particles obtained were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (SEM-FEG) and spectroscopy in the ultraviolet visible region (UV-Vis). To evaluate the photocatalytic properties, photodegradation tests were performed against methylene blue and rhodamine B dyes using UV and solar radiation. The XRD results indicated the presence of ZnO phases with hexagonal structure and Bi2MoO6 with orthorhombic phase. The formation of a secondary phase of bismuth molybdate (Bi4MoO9) in route 1 was observed. Raman spectroscopy revealed the standard vibrational modes of the phases obtained from Bi2MoO6/ZnO, and also confirmed the presence of the secondary phase. The images obtained by SEM-FEG showed an irregular and predominant morphology in route 1 of synthesis, typical of the secondary phase of molybdate, and in route 2 of synthesis, platelet-like morphology was obtained for molybdate and rods and flowers for zinc oxide. The heterostructures with a 1:1 ratio showed absorption for longer wavelengths and smaller bandgap, indicating a probable photoactivity under solar radiation and degradation of organic compounds, such as methylene blue and rhodamine B dyes. The reuse cycles indicated a high potential for application practice in wastewater, due to the capacity of consecutive cycles for photodegradation, even with the reduction of photocatalytic efficiency. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Devido ao alto consumo e descarte inapropriado de produtos industriais, desde roupas à produtos alimentícios, vem aumentando o interesse da sociedade de desenvolver materiais que tenham propriedades catalíticas que utilizem meios para ocorrer a degradação desses contaminantes orgânicos, que podem ser corantes, princípio ativo de fármacos e entre outros. A reação de degradação é acelerada utilizando radiação eletromagnética, diferença de potencial ou radiação ultrassônica. Neste trabalho, foi utilizado o método hidrotermal assistido por micro-ondas simultaneamente com o método sonoquímico (rota 1) e somente o método sonoquímico (rota 2) para obtenção de heteroestruturas de Bi2MoO6/ZnO, com proporções em massa de 1:1, 1:2, 1:4, 1:8, 2:1, 4:1 e 8:1. As partículas obtidas foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG) e espectroscopia na região do ultravioleta visível (UV-Vis). Para avaliação das propriedades fotocatalíticas foram realizados teste de fotodegradação frente aos corantes azul de metileno e rodamina B utilizando radiação UV e solar. Nos resultados do DRX indicaram a presença das fases do ZnO com estrutura hexagonal e do Bi2MoO6 com fase ortorrômbica. Foi observado a formação de uma fase secundaria de molibdato de bismuto (Bi4MoO9) na rota 1. A espectroscopia Raman revelou os modos vibracionais padrões das fases obtidas de Bi2MoO6/ZnO, e também confirmou a presença da fase secundaria. As imagens obtidas pelo MEVFEG mostraram na rota 1 de síntese uma morfologia irregular e predominante, típica da fase secundaria do molibdato, e na rota 2 de síntese foi obtida morfologia do tipo plaquetas para o molibdato e bastões e flores para o óxido de zinco. As heteroestruturas com proporção 1:1 apresentaram absorção para maiores comprimentos de onda e menores bandgap, indicando uma provável fotoatividade sob radiação solar e degradação de compostos orgânicos, como os corantes azul de metileno e rodamina B. Os ciclos de reuso indicaram alto potencial para aplicação prática em águas residuais, devido a capacidade de ciclos consecutivos para fotodegradação, mesmo com a redução da eficiência fotocatalítica. 2024-03-28 2023-05-09T00:39:52Z 2022-12-09 masterThesis OLIVEIRA, Ronier Alcântara. Influência do método de obtenção de heteroestruturas de Bi2MoO6:ZnO para aplicação fotocatalítica. Orientador: Fabiana Villela da Motta. 2022. 103f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52280 pt_BR Acesso Embargado 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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