Estudo da degradação fotocatalítica (g-C3N4:ZnO, luz visível) do carbendazim

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Moura, Matheus de Araujo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: advanced oxidation processes; carbendazim; fotocatálise; heterojunção; heterojunction; photocatalysis; processos oxidativos avançados
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-18022025-163213/

O presente estudo propõe a formação de uma heterojunção entre o óxido de zinco (ZnO) e o nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) a partir do método de heteroagregação com o intuito de aplicá-lo em um sistema fotocatalítico para a degradação do pesticida carbendazim (CBZ), contaminante este que vêm sendo associado a várias deformidades ocasionadas em animais, principalmente em mamíferos, afetando o sistema reprodutivo dos mesmos. Tal heterojunção visa contornar as desvantagens apresentadas por ambos os semicondutores durante os processos fotocatalíticos: o ZnO não apresenta atividade ao ser irradiado por luz visível e o g-C3N4 possui baixa eficiência devido à alta taxa de recombinação das espécies portadoras de carga. A heterojunção obtida (HJ) foi caracterizada pelas técnicas de XRD, FTIR, DRS, SEM-FEG, análise da área superficial específica pela modelagem BET, TGA e DTA. O processo fotocatalítico empregando HJ foi otimizado através da Metodologia de Superfícies de Resposta (MSR) e, no ponto ótimo, foram realizadas degradações com os precursores, com sequestrante de radicais e se obteve a cinética de degradação. Foi então proposta uma estrutura para a HJ que conseguisse explicar as espécies radicalares formadas durante a fotocatálise. As caracterizações realizadas evidenciaram a presença de ambos os precursores (g-C3N4 e ZnO) na estrutura da HJ, e que o material estava apto para a fotocatálise empregando uma fonte de luz na região do visível (Eg = 2,64 eV). As condições ótimas no processo fotocatalítico foram: dosagem da HJ 800 mg L-1 e pH do meio reacional 6,0. Nessas condições, obteve-se 66,4% de degradação do CBZ (concentração inicial de 100 µg L-1) em 1 h a 20 ± 2oC. A degradação seguiu uma cinética de pseudo-primeira ordem, com uma constante de taxa de, aproximadamente, 1,4 10-2 min-1. As espécies envolvidas na degradação do pesticida foram, em ordem de importância: O2•- > h+ > HO •. A estrutura da HJ proposta por esse projeto foi uma heterojunção do tipo esquema Z direto.