Caracterização e dopagem de perovskita de origem natural e aplicação em fotocatálise

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Lieberknecht, Gabriela
• Orientador(a): Arenas, Leliz Ticona
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Perovskita; Fotocatálise; Fluorescência de raios X; Dopagem; Fotólise; Produção de hidrogênio
• Palavras-chave em Inglês: Perovskite; Doping; Calcium Titanate; Water Photolysis; Hydrogen Production; Photocatalysis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/289131

Este trabalho tem como objetivo utilizar a perovskita CaTiO3, de ocorrência natural (mineral), para a produção de hidrogênio por fotólise da água, realizando processos de dopagem para melhorar sua eficiência fotocatalítica. A perovskita foi caracterizada por Fluorescência de raios X (FRX), Espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS), Emissão de raios X induzida por partículas (PIXE), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia Raman (ER), Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), Espectroscopia na região Infravermelho (IR) e na região do UV-Visível (UV-vis). As análises por DRX mostram a presença da perovskita CaTiO3 do sistema cristalino ortorrômbico, além de outros minerais como flogopita (KMg3(AlSi3O10)(OH)2), calcita (CaCO3), anatásio (TiO2) e apatita (Ca5(PO4)3). A análise da composição química da amostra de origem natural revelou a presença de elementos como Fe, Ce, Sr, Nb, Nd, La, Er e Y, indicando a existência de dopantes naturais intrínsecos ao material. Devido à grande variedade de elementos (impurezas) presentes na perovskita natural, e que podem afetar a fotocatálise, para fins de comparação, foram sintetizados cristais de perovskita (CaTiO3). Tanto CaTiO3 de origem natural quanto CaTiO3 sintetizado foram submetidos a processos de dopagem por vacância de oxigênio e substituição por nitrogênio, com o objetivo de melhorar as propriedades fotocatalítica das amostras. As amostras foram utilizadas na produção de hidrogênio por meio da fotólise da água. Os resultados mostram que na amostra de origem natural, a dopagem com vacâncias de oxigênio resultou em maior produção de hidrogênio que a dopagem por nitrogênio. Já para CaTiO3 sintetizado, a dopagem com vacâncias de oxigênio demonstrou ser ineficiente, e a dopagem com nitrogênio, embora tenha produzido hidrogênio, foi inferior a todos os resultados comparados com a amostra natural.