S?ntese e caracteriza??o de heteroestruturas de ?xido de zinco (ZnO) com nitreto de carbono (C3N4) para aplica??es fotocatal?ticas heterog?neas

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Martins, Nailma de Jesus
• Orientador(a): Mour?o, Henrique Aparecido de Jesus Loures
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: UFVJM
• Link de acesso: http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/handle/1/2438
• topic: Fotocat?lise; Fotorredu??o; Semicondutores; Heteroestruturas; S?ntese sol-gel; ?xido de zinco; Nitreto de carbono graf?tico; Photocatalysis; Photoreduction; Semiconductors; Heterostructures; Sol-gel synthesis; Zinc oxide; Graphitic carbon nitride

O enfrentamento dos problemas ambientais relacionados ? contamina??o de ?guas e do ar e a gera??o de energia renov?vel dependem do desenvolvimento de materiais mais eficientes, baratos, est?veis e de f?cil utiliza??o. A fotocat?lise heterog?nea com semicondutores vem sendo estudada para estas aplica??es, no entanto, ainda existem desafios para tornar a fotocat?lise heterog?nea vi?vel em um processo em larga escala. A associa??o de diferentes semicondutores formando uma heteroestrutura surge como uma ?tima alternativa para se superar estes desafios, contudo, o pr?prio processo de obten??o de uma heteroestrutura ? desafiador. Neste sentido, este trabalho apresenta um m?todo considerado simples para a obten??o de fotocatalisadores heteroestruturados compostos por ZnO e g-C3N4. As part?culas cristalinas de ZnO foram obtidas pelo m?todo sol-gel hidrol?tico, utilizando acetato de zinco como precursor sob pH controlado ? temperatura ambiente, e o g-C3N4 (amostra denominada CN) foi obtido por policondensa??o t?rmica da melamina a 550 ?C por 2 h. As heteroestruturas de ZnO:CN foram obtidas por precipita??o de ZnO em dispers?es contendo 15%, 50% e 85% da CN, que foram referidos como ZnO:CN15%, ZnO:CN50% e ZnO:CN85%, respectivamente. As amostras sintetizadas apresentaram ambas as fases desejadas, ZnO cristalino na fase wurtzita e g-C3N4, em composi??es semelhantes ?s esperadas. As heteroestruturas mostraram espectros com bandas de absor??o deslocadas para a regi?o vis?vel e menores valores de band gap que o ZnO puro devido ? presen?a de g-C3N4 nas heteroestruturas, o que torna este material interessante para aplica??es fotocatal?ticas no vis?vel ou sob radia??o solar. Al?m disso, as heteroestruturas de ZnO:CN foram ativas para degradar o f?rmaco amilorida (AML) sob irradia??o vis?vel e ultravioleta. A amostra ZnO:CN50% apresentou o melhor desempenho, atribu?da ? forma??o de mais heterojun??es entre ZnO e g-C3N4, provavelmente formando uma heteroestrutura tipo II. As heteroestruturas tamb?m foram aplicadas em testes de convers?o de CO2 onde apresentou fotorredu??o em produtos de valor agregados como mon?xido de carbono, metano e etileno. A associa??o dos dois semicondutores resultou em maior estabilidade do fotocatalisador, o que ? extremamente importante para aplica??es fotocatal?ticas em larga escala, especialmente no caso do uso do ZnO que geralmente apresenta estabilidade dependente do pH.