Estudo comparativo entre BiFeO3 e Bi2Fe4O9 no processo de fotocatálise heterogênea

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Monteiro, Francielli Casanova
• Orientador(a): Fujiwara, Sergio Toshio
• Banca de defesa: Freitas, Adriane Martins de , Castro, Eryza Guimarães de , Tiburtius, Elaine Regina Lopes , Pinheiro, Luis Antonio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual de Ponta Grossa
• Programa de Pós-Graduação: Programa Associado de Pós-Graduação em Química - Doutorado
• Departamento: Departamento de Química
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: BiFeO3; Bi2Fe4O9; síntese de estado sólido; síntese de Pechini; fotocatálise heterogênea; solid state synthesis; Pechini synthesis; heterogeneous photocatalysis
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3120

Nesta pesquisa, os materiais BiFeO3 e Bi2Fe4O9 foram sintetizados pelos metodos de reação do estado sólido e Pechini, e depois verificado material apresentava a melhor atividade fotocatalítica. Para a sintese de BiFeO3 em ambas as rotas, os pós foram calcinados a 700 °C por 10 horas e sintetizados a 750 °C por 10 h. Já para Bi2Fe4O9 que também foi sintetizado por ambas as sínteses, com diferença na estequiometria e temperatura de calcinação ( 800°C - 12 h) e sinterização 850° C – 10h). A caracterização das amostras foi obtida por Difração de Raios-X, Espectroscopia Raios-X por Energia Dispersiva acoplada a de Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo, Espectroscopia na Região do Ultravioleta-visível, Espectroscopia de Reflectância Difusa, Fisiossorção de N2 e Análise de Potencial Zeta. Os testes de degradação ocorreram em reator de bancada, onde as pastilhas foram submersas em soluções de 250 mL do corante tartrazina, triclosan e triclocarban com condições otimizadas por um planejamento experimental 22. Também foram realizados testes de fitotoxicidade e ecotoxicidade nas soluções antes e após tratamentos fotoquímicos, além de adsorção das moléculas dos contaminantes nas pastilhas e ensaios de reutilização dos materiais. Com os resultados da caracterização, verificou-se que BiFeO3 e Bi2Fe4O9, sintetizados pelas duas sínteses, apresentaram diferenças significativas em termos de morfologia, sendo que os materiais oriundos do método de Pechini foram os que apresentaram maior pureza nas fases formadas, melhores valores de área superficial, maior número de poros e menores energias de bandgap. Quanto às atividades fotocatalíticas, os dois materiais obtidos por ambas as sínteses, apresentaram taxas de degradação consideráveis para os três contaminantes, contudo, Bi2Fe4O9 sintetizado pelo método de Pechini foi o que apresentou os melhores dados: 99% de degradação de tartrazina, 91% do triclosan e 99% do triclocarban. Para todos os ensaios de adsorção foi percebeu-se que existe uma adsorção não significativa, porém necessária para que o processo fotocatalítico ocorra. Em relação ao reuso das pastilhas, foi comprovado que o Bi2Fe4O9 permanece estável e eficiente frente à 10 testes. Para os ensaios de ecotoxicidade realizados, houve redução da toxicidade, quando comparada com as soluções sem nenhum tipo de tratamento, porém as soluções que tiveram o Bi2Fe4O9 como semicondutor durante a fotocatálise, apresentaram os melhores resultados. Conclui-se então, que o material Bi2Fe4O9 sintetizado pelo método de Pechini foi o melhor fotocatalisador, se mostrando eficiente para uma futura aplicação industrial.