Fotocatálise de corantes por filmes de ZnO dopados com Al: avaliação de desempenho e aplicações

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Baixo, Beatriz Usher Libório [UNESP]
• Orientador(a): Souza, Agda Eunice [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: ZnO; Alvos cerâmicos; Fotocatálise; Filmes finos; Azul de metileno
• Palavras-chave em Inglês: Ceramic targets; Photocatalysis; Thin films; Methylene blue
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/318918

O ZnO é um composto inorgânico cristalino semicondutor, caracterizado por sua estrutura wurtzita hexagonal, elevada estabilidade térmica e ampla energia de band gap (~3,37 eV). Sendo amplamente estudado devido às suas propriedades de alta excitonicidade a temperatura ambiente e a alta transparência óptica, o que fazem dele um material atrativo para diversas aplicações. Determinadas propriedades e aplicação do ZnO podem ser avaliadas no material disposto na forma de pós, bulks ou filmes finos em função de diversos parâmetros, incluindo condições de síntese, precursores e dopantes. Nesta conjuntura, este trabalho mostra resultados de um estudo sobre a capacidade de filmes finos de ZnO e ZnO dopado com Al para aplicações na fotocatálise do corante orgânico azul de metileno. Os filmes finos foram preparados usando a técnica de deposição por magnetron sputtering. Foram utilizados alvos cerâmicos de ZnO e ZnO dopado com 1, 2 e 3% (mol) de Al, nomeados como AZO1, AZO2 a AZO3, respetivamente. A deposição dos filmes foi realizada durante um tempo de 30min e 60min em substrato de vidro e silício sob rotação e em temperatura ambiente, usando gás argônio como atmosfera inerte. Os filmes foram caracterizados por várias técnicas e testados na fotocatálise com o corante de azul de metileno (AM). Os resultados mostraram que todos os filmes possuem atividade fotocatalítica. Entretanto, a dopagem com Al tende a diminuir a sensibilidade dos filmes finos aplicados à fotocatálise do corante AM. Estes resultados podem estar associados a um equilíbrio entre separação de cargas, absorção de luz e área ativa, que é mais evidente para os filmes ZnO, tanto nos tempos de 30 e 60min de deposição. Para o tempo de deposição de 30min os filmes que apresentaram resultados foram os de óxido de zinco dopado com 3% de alumínio (AZO3) e óxido de zinco dopado com 1% de alumínio (AZO1). O filme de óxido de zinco dopado com 2% de alumínio (AZO2) AZO2 apresentou desempenho inferior quando comparado aos demais, que pode ser devido a um excesso de defeitos e recombinação de cargas. Enquanto no tempo de deposição de 60min os filmes que apresentarem melhores resultados foram os de óxido de zinco dopado com 1% de alumínio (AZO1), óxido de zinco dopado com 2% de alumínio (AZO2). O filme de óxido de zinco dopado com 3% de alumínio (AZO3) AZO3 apresentou desempenho inferior na atividade fotocatalítica.