Síntese e caracterização de ferritas associadas a heteroestruturas de BiVO4 E ZnO para degradação de poluentes via fotocatálise heterogênea
| dc.contributor.advisor1 | Santos, Maria Rita de Cássia | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2598029192393541 | |
| dc.contributor.referee1 | Santos, Maria Rita de Cássia | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2598029192393541 | |
| dc.contributor.referee2 | Santos, Lidiaine Maria dos | |
| dc.contributor.referee3 | Gurgel, Maria Fernanda do Carmo | |
| dc.contributor.referee4 | Souza, José Ezequiel de | |
| dc.contributor.referee5 | Patrocínio, Antônio Otávio de Toledo | |
| dc.creator | Arruda, Rívia Aparecida Reinalda | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7294037066767208 | |
| dc.date.accessioned | 2023-10-08 | |
| dc.date.accessioned | 2026-10-08T13:50:32Z | |
| dc.date.available | 2026-10-08 | |
| dc.date.issued | 2023-02-10 | |
| dc.description.abstract | Contamination of water resources from effluents generated by anthropic activities drives the development of new technologies for water treatment. Degradation methods of organic pollutant molecules from reactions catalyzed by innovative semiconductor ceramic materials have proven to be an efficient, economically viable, and environmentally sustainable alternative. In this paper, nanoparticles of ferrites from Co (CoFe2O4), Zn (ZnFe2O4) and Bi (Bi25FeO40), bismuth vanadate (BiVO4), zinc oxide (ZnO), and associations between these semiconductors were synthesized by coprecipitation (CP) and coprecipitation followed by microwave-assisted hydrothermal treatment (CPMAHT) at 130°C/30 min. The photocatalytic potential of these materials was evaluated in dye degradation reactions: methylene blue (MB), rhodamine B (RB), and yellow tartrazine (YT). The samples of this study were also characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), X-ray energy dispersion spectroscopy (EDX), infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. The results of the structural and morphological characterization analyzes were used to verify the effect of microwave irradiation, after the coprecipitation process, on the occurrence of microstructural and morphological changes relevant to the photoactivated catalytic property of these materials. From the evaluated results, it was observed that the hydrothermal processing with microwave energy promoted changes in the size of the crystallites, in the morphology, and in the formation of the phases. However, samples of CoFe2O4, ZnFe2O4, ZnO, and structures arising from the association between these oxides did not undergo significant structural changes after hydrothermal treatment. The samples of BiVO4 and of materials from reactions containing bismuth and iron atoms showed dependence on temperature in the formation of single-phase structures with high crystallinity. Mixtures of tz and ms phases of BiVO4 and Bi25FeO40 were identified after CP, originating a monophasic silenite-like structure with a high degree of crystallinity after hydrothermal treatment. With the application of these materials in heterogeneous photocatalysis, it was possible to correlate the photocatalytic efficiency with the type of structure presented. From the association between CoFe2O4 and ZnO, it was observed the formation of a heterostructure stood out in relation to its photocatalytic potential when applied to the degradation reactions of MB, RB, and YT dyes. The heterojunction CoFe2O4/ZnO synthesized via CP, without subsequent thermal treatment, when used in heterogeneous photocatalysis, stood out in relation to the other materials, presenting degradation efficiency of 91.03% for MB, 76.80% for RB, and 75 .57% for YT, in 120 min, with a magnetic response similar to that of pure CoFe2O4. Thus, from this study, a magnetically recoverable heterostructure was obtained in a simple and fast way, with a good response to white light, efficiently achieving the objective of rapid purification of water contaminated with cationic (MB, RB) and anionic (YT) dyes. | |
| dc.description.resumo | A contaminação de recursos hídricos proveniente de efluentes gerados por atividades antrópicas impulsiona o desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento de água. Métodos de degradação de moléculas de poluentes orgânicos a partir de reações catalisadas por materiais cerâmicos semicondutores inovadores têm se mostrado uma alternativa eficiente, economicamente viável e ambientalmente sustentável. Neste trabalho, nanopartículas de ferritas de cobalto (CoFe2O4), zinco (ZnFe2O4) e bismuto (Bi25FeO40), vanadato de bismuto (BiVO4), óxido de zinco (ZnO) e associações entre esses semicondutores foram sintetizadas por coprecipitação (CP) e coprecipitação seguida de tratamento hidrotérmico assistido por micro-ondas (CPTHAM) a 130 °C/30 min. O potencial fotocatalítico destes materiais foi avaliado em reações de degradação dos corantes: azul de metileno (AM), rodamina B (RB) e amarelo tartrazina (AT). As amostras deste estudo também foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), espectroscopia por dispersão de energia de raios X (EDX), espectroscopia na região do infravermelho (IV-TF) e espectroscopia Raman. Os resultados das análises de caracterização estrutural e morfológica foram utilizados para verificar o efeito da irradiação por micro-ondas, após o processo de coprecipitação, na ocorrência de modificações microestruturais e morfológicas relevantes para a propriedade catalítica fotoativada dos materiais estudados. Dos resultados avaliados observou-se que o processamento hidrotermal com energia de micro-ondas promoveu modificações na morfologia e na formação das fases. No entanto, as amostras de CoFe2O4, ZnFe2O4, ZnO e estruturas oriundas da associação entre esses óxidos não sofreram modificações estruturais significativas após o tratamento hidrotérmico. As amostras de BiVO4 e de materiais provenientes de reações contendo átomos de bismuto e ferro mostraram dependência da temperatura na formação de estruturas monofásicas e com alta cristalinidade. Misturas de fases tetragonal zircônia e monoclínica sheelita de BiVO4 e Bi25FeO40 foram identificadas após CP, originando uma estrutura do tipo silenita monofásica e com alto grau de cristalinidade depois do tratamento hidrotérmico. Com a aplicação desses materiais na fotocatálise heterogênea foi possível correlacionar a eficiência fotocatalítica com o tipo de estrutura apresentada. A partir da associação entre CoFe2O4 e ZnO, observou-se a formação de uma heteroestrutura que se destacou em relação ao seu potencial fotocatalítico quando aplicada nas reações de degradação dos corantes AM, RB e AT. A heterojunção CoFe2O4/ZnO sintetizada via CP, sem tratamento térmico posterior, ao ser utilizada na fotocatálise heterogênea, destacou-se em relação aos demais materiais, apresentando eficiência de degradação de 91% para AM, 77% para RB e 76% para AT, em 120 min, com resposta magnética semelhante à do CoFe2O4 puro. Assim, deste estudo obteve-se, de modo simples e rápido, uma heteroestrutura magneticamente recuperável, com boa resposta à luz visível e eficiente na fotocatálise de reações de descoloração de água contaminada com corantes catiônicos (AM, RB) e aniônico (AT). | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufcat.edu.br/handle/123456789/12277 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Catalão | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.department | Instituto de Química | |
| dc.publisher.initials | UFCAT | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química | |
| dc.rights.access | Acesso aberto | |
| dc.subject | Ferritas | |
| dc.subject | BiVO4 | |
| dc.subject | ZnO | |
| dc.subject | Heteroestrutura | |
| dc.subject | Fotocatálise heterogênea | |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | |
| dc.subject.en | Ferrites | |
| dc.subject.en | BiVO4 | |
| dc.subject.en | ZnO | |
| dc.subject.en | Heterostructure | |
| dc.subject.en | Heterogeneous photocatalysis | |
| dc.title | Síntese e caracterização de ferritas associadas a heteroestruturas de BiVO4 E ZnO para degradação de poluentes via fotocatálise heterogênea | |
| dc.title.alternative | Synthesis and characterization of ferrites associated with heterostructures of BiVO4 and ZnO for the degradation of pollutants via heterogeneous photocatalysis | |
| dc.type | Tese |