Estudo da fotodegradação no visível do corante Reactive Black 5 por catalisadores plasmônicos híbridos Ag∕ZnO e Cu∕ZnO

O presente trabalho consistiu na síntese e caracterização de catalisadores plasmônicos nanoestruturados híbridos metal∕semicondutor, para aplicação na fotodegradação do corante têxtil Reactive Black 5 (RB5), utilizando irradiação no visível. Foram sintetizadas nanopartículas de óxido de zinco, cobre...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2016
Main Author: Santos, Patrícia Barros lattes
Orientador/a: Andrade, Gustavo Fernandes Souza lattes
Co-advisor: Corio, Paola lattes
Banca: Ponzio, Eduardo Ariel lattes, Sousa, Rafael Arromba de lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Assuntos em Portugês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/4408
Resumo Português:O presente trabalho consistiu na síntese e caracterização de catalisadores plasmônicos nanoestruturados híbridos metal∕semicondutor, para aplicação na fotodegradação do corante têxtil Reactive Black 5 (RB5), utilizando irradiação no visível. Foram sintetizadas nanopartículas de óxido de zinco, cobre (CuNPs) e prata (AgNPs), bem como catalisadores plasmônicos híbridos do tipo Cu∕ZnO e Ag∕ZnO que foram submetidos a diversas técnicas de caracterização como, espectroscopia Raman, UV-VIS, DRX de policristais, MEV e MET. Os processos de fotodegradação foram realizados em um reator labmade, no qual a solução de corante (1×10-5mol L-1) foi irradiada utilizando lâmpada fluorescente (11W) e∕ou incandescente (100W) como fontes de irradiação no visível. A fotodegradação do corante RB5 foi monitorada através de espectroscopia eletrônica no UV-VIS, espectroscopia vibracional Raman ressonante (RR) e intensificada por superfície (SERS), sendo possível observar mudanças relacionadas ao processo de fotodegradação. A espectroscopia no UV-VIS mostrou a queda na intensidade da banda de absorção do grupo cromóforo com o tempo de irradiação; por outro lado, RR e SERS permitiram observar a formação de espécies fluorescentes e mudanças no perfil espectral vibracional. Não ocorreu a fotólise do corante por nenhuma das duas fontes de irradiação utilizadas. AgNPs não promoveram a fotodegradação do RB5, porém nanopartículas de ZnO degradaram cerca de 66% das moléculas de corante, sob irradiação no visível (lâmpada incandescente). Fotocatalisadores plasmônicos do tipo Ag∕ZnO foram utilizados nos processos de degradação do RB5 utilizando ambas as fontes de irradiação no visível, sendo adicionados ao meio do corante de formas diferentes. Quando utilizado diretamente em suspensão e sob irradiação da lâmpada fluorescente o percentual de fotodegradação foi de 97%. Já com a adição do catalisador no estado sólido à solução de corante e sob irradiação da lâmpada fluorescente 72% das moléculas de RB5 foram degradadas. Esse último resultado pode ser comparado ao obtido utilizando ZnO como catalisador, e mostra um ganho de 22% na eficiência catalítica no visível na presença do material plasmônico AgNP/ZnO.
The present work consisted in the synthesis and characterization of plasmonic nanostructured hybrids metal∕semiconductor catalysts, for application on photodegradation of the Reactive Black 5 (RB5) textile dye using visible irradiation. Nanoparticles consisting of zinc oxide, copper (CuNPs) and silver (AgNPs) were synthesized, as well as plasmonics catalysts of Cu∕ZnO and Ag∕ZnO types. The materials underwent several characterizations using techniques such as Raman Spectroscopy, UV-VIS, polycrystal DRX, SEM and TEM. Photodegradation processes were carried out in a labmade reactor, in which a dye solution (1×10-5mol L-1) was irradiated using fluorescent (11W) and∕or glowing (100W) lamp bulb as sources of radiation in the visible range. The photodegradation of the RB5 dye was monitored through electronic spectroscopy UV-VIS, and vibrational spectroscopies resonant Raman (RR) and surface enhanced Raman spectroscopy (SERS). UV-VIS allowed observing changes related to the photodegradation process, as a drop in intensity of the absorption band of the chromophoric group. RR and SERS techniques results presented the formation of fluorescent species and changes in the vibrational spectral profile. The photolysis of the dye didn’t occur under any of the sources of irradiation used. AgNPs didn’t promote the photodegradation of the RB5, but nanoparticles of ZnO degraded about 66% of the dye molecules, under the visible radiation (incandescent lamp). Plasmonics photocatalysts Ag∕ZnO were used in the processes of degradation of the RB5 using both sources of irradiation in the visible range, but it was added to the dye solution in different ways. When used directly in suspension and under fluorescent lamp irradiation the photodegradation percentage was 97%. With the addition of the catalyst in the solid state to the dye solution and under fluorescent lamp irradiation 72% of the RB5 molecules were degraded. This last result can be compared to that achieved using ZnO as catalyst and shows a 22% gain in catalytic efficiency under visible light in the presence of the plasmonic material AgNP/ZnO.