Photoactivity of SrTiO3, TiO2 and CaO heterojunctions

Autor: Coleto, Ubirajara Junior
Přispěvatelé: Universidade Estadual Paulista (Unesp), Perazolli, Leinig Antônio [UNESP], Monteiro Filho, Elias de Souza [UNESP]
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UNESP
Universidade Estadual Paulista (UNESP)
instacron:UNESP
Popis: Submitted by UBIRAJARA COLETO JUNIOR (biracoleto@yahoo.com.br) on 2019-12-04T22:23:35Z No. of bitstreams: 1 Tese_Final_04_12_2019.pdf: 29029276 bytes, checksum: db90efb50406cee1c789eea3f973e629 (MD5) Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2019-12-09T22:48:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 coletajunior_u_dr_araiq_par.pdf: 2066469 bytes, checksum: 5cf55a46c3df9827ab8f0c75b77b604d (MD5) Made available in DSpace on 2019-12-09T22:48:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 coletajunior_u_dr_araiq_par.pdf: 2066469 bytes, checksum: 5cf55a46c3df9827ab8f0c75b77b604d (MD5) Previous issue date: 2019-11-28 O presente trabalho buscou desenvolver fotocatalisadores cerâmicos por meio da produção de heterojunções inovadoras à base de SrTiO3, TiO2 e CaO, que tiveram suas fotoatividades avaliadas pela descoloração do corante Rodamina B (RhB) e pela obtenção de biodiesel, utilizando luz ultravioleta. As amostras TiO2, CaO e SrTiO3 foram obtidas pelo método de precursores poliméricos, método Pechini, e as heterojunções TiO2/SrTiO3, CaO/SrTiO3 e CaO/CaTiO3 foram preparados por rota sol-gel. Após síntese e tratamento térmico, as amostras foram caracterizadas por difração de Raios-X (DRX) para verificar as fases cristalinas formadas, por espectroscopia de infravermelho com transformada de fourier (FT-IR) e termogravimetria/análise térmica diferencial (TG/DTA) para verificar e quantificar a formação de CaCO3 e Ca(OH)2, por espectroscopia de refletância difusa (UV/Vis/NIR DRS) para determinar a energia de band gap, por Brunauer, Emmett e Teller (B.E.T.) para determinar a área específica, por microscopia eletrônica de varredura acoplada a espectroscopia de energia dispersiva de Raios-X (FE-SEMEDS) para estimar o tamanho das partículas, sua morfologia e composição elementar, por espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios-X (XPS) para conhecer a composição elementar presente na superfície da amostra e seus estados de oxidação, por espectroscopia de fotoluminescência (PL) para verificar a formação de defeitos estruturais, por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) para confirmar a formação da heterojunção. A descoloração da Rodamina B foi medida por espectroscopia de absorção molecular no UV/Vis e a conversão do óleo em biodiesel foi analisada por cromotografia gasosa (CG). As heteroestruturas apresentaram melhor atividade fotocatalítica que seus precursores, devido aos defeitos gerados na formação da heterojunção, que atuam como aprisionadores de carga, aumentando o tempo de recombinação entre os éxcitons fotogerados. O estudo permitiu verificar que para fotocatalisadores à base de Ti (IV) o buraco eletrônico foi a espécie fotogerada mais ativa na descoloração da RhB, enquanto para fotocatalisadores à base de Ca (II) a espécie mais fotoativa foi o radical superóxido, e que os defeitos mais eficientes na separação dos portadores cargas foram as vacâncias de oxigênio monoionizadas. The present work aimed to develop ceramic photocatalysts through the production of innovative SrTiO3, TiO2 and CaO based heterojunctions, which had their photoactivities evaluated by the discoloration of Rhodamine B (RhB) dye and by obtaining biodiesel using UV light. TiO2, CaO and SrTiO3 samples were obtained by polymeric precursor method, Pechini method, and TiO2/SrTiO3, CaO/SrTiO3 and CaO/CaTiO3 heterojunctions were prepared by sol-gel route. After synthesis and heat treatment, the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) to verify the crystalline phases formed, fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and thermogravimetry/differential thermal analysis (TG/DTA) to verify and quantify the formation of CaCO3 and Ca(OH)2, diffuse reflectance spectroscopy (UV/Vis/NIR DRS) to determine band gap energy, Brunauer, Emmett e Teller (B.E.T.) to determine specific area, field emission scanning electron microscopy coupled X-ray dispersive energy spectroscopy (FE-SEM-EDS) to estimate particle size, morphology and elemental composition, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to know the elemental composition present on the sample surface and oxidation states, photoluminescence spectroscopy (PL) to verify the formation structural defects, high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) to confirm the formation of heterojunction. Rhodamine B discoloration was measured by UV/Vis molecular absorption spectroscopy and the conversion of oil to biodiesel was analyzed by gas chromatography (GC). The heterostructures showed better photocatalytic activity than their precursors, due to the defects generated in the formation of heterojunction, which act as charge trapping, increasing the recombination time between the photogenerated excitons. The study showed that for Ti (IV) based photocatalysts the electronic hole was the most active photogenerated species in RhB discoloration, while for Ca (II) based photocatalysts the most photoactive species was the superoxide radical, and that the most efficient defects in charge carrier separation were the monoionized oxygen vacancies.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: