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Desenvolvimento e avaliação de heterojunções semicondutor/ZnO/xerogel de carbono na fotodegradação de 4-clorofenol em reator de leito fluidizado e em reator em batelada

Resumo

Neste projeto, pretende-se explorar o desenvolvimento de fotocatalisadores híbridos semicondutor/ZnO/xerogel de carbono, visando aumentar a eficiência quântica do processo de degradação de poluentes orgânicos, sendo esta, a maior inovação tecnológica, considerando que o efeito catalítico deste sistema ternário nunca foi estudado na literatura. O ZnO foi escolhido por possuir elevado desempenho na descontaminação de efluentes aquosos, devido a sua eficiente geração de H2O2, maiores taxas de reação e mineralização, maior numero de sítios ativos e alta reatividade superficial. Contudo, sua absorção de radiação na região visível é limitada e o tempo de recombinação das cargas fotogeradas é baixo, ocasionando uma baixa eficiência fotocatalítica. Com isso, para melhorar a eficiência do ZnO tem-se que intensificar a excitação do semicondutor sob irradiação visível e diminuir a recombinação do par h+/e-. Uma maneira eficaz de aumentar sua fototividade é acoplá-lo a outro semicondutor por meio de heterojunções do tipo II ou de esquema Z. Nestes tipos de heterojunções, o potencial das bandas de condução e de valência dos semicondutores são diferentes, promovendo a transferência de carga fotogenerada entre eles, aumentando o tempo de recombinação e, consequentemente, a atividade fotocatalítica do material. No caso deste projeto, o semicondutor a ser acoplado ao ZnO deverá possuir banda condução (BC) mais negativa do que a do material supracitado, sendo o ZnS e o g-C3N4 selecionados para tal fim. No entanto, estes sistemas binários possuem área superficial e tempos de recombinação baixos, o que reduz substancialmente suas atividades fotocatalíticas. Adicionalmente, o problema da baixa área superficial será suprimido pelo acoplamento do (g-C3N4 ou ZnS)/ZnO com xerogel de carbono (XC), pois este apresenta excelente condutividade elétrica, elevada área superficial e porosidade, além de sua estrutura porosa ser facilmente manipulada por modificações nos parâmetros de síntese. Será usado tanino ao invés de resorcinol como precursor do XC, o que irá diminuir os custos e impactos ambientais, além de acrescentar valor à inovação tecnológica proposta. A espectroscopia por refletância difusa será a técnica empregada para determinação da energia de gap das amostras e da quantidade de poluente orgânico persistente adsorvido nas mesmas. A morfologia, a análise elementar, e a estrutura cristalina dos materiais obtidos serão determinadas por microscopia eletrônica de varredura, espectrômetria de energia dispersiva, e difratometria de raios X, respectivamente. A ação fotocatalítica do material será avaliada através da decomposição de 4-clorofenol em reator em batelada e reator de leito fluidizado. (AU)

Publicações científicas (10)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DOS SANTOS, GABRIELA SPIRANDELLI; GOES, CLARICE MOREIRA; MARTINS DE SOUSA, JULIANA GIANCOLI; DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; CHAGURI, LIVIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Evaluation of ZnO/Carbon Xerogel Composite as a Photocatalyst for Solar and Visible Light Degradation of the Rhodamine B Dye. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, v. 21, n. 4, p. 2292-2301, APR 2021. Citações Web of Science: 0.
MARTINS DE SOUSA, JULIANA GIANCOLI; CHICUTA DA SILVA, THIAGO VIEIRA; DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; ROCHA, ROBSON DA SILVA; LANDERS, RICHARD; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Visible light-driven ZnO/g-C3N4/carbon xerogel ternary photocatalyst with enhanced activity for 4-chlorophenol degradation. Materials Chemistry and Physics, v. 256, DEC 1 2020. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; ROCHA, ROBSON DA SILVA; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILMAR PATROCINIO; LANDERS, RICHARD; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Facile preparation of Bi-doped ZnO/beta-Bi2O3/Carbon xerogel composites towards visible-light photocatalytic applications: Effect of calcination temperature and bismuth content. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 46, n. 15, p. 23895-23909, OCT 15 2020. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; DOS SANTOS, GABRIELA SPIRANDELLI; NEVES, GABRIEL COSTA; VALIM, RICARDO BERTHOLO; ROCHA, ROBSON DA SILVA; LANDERS, RICHARD; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Development of Nb2O5-doped ZnO/Carbon xerogel photocatalyst for the photodegradation of 4-chlorophenol. OPTIK, v. 219, OCT 2020. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; ANTONIO ROUPINHA, LAIS HELENA; DOS SANTOS, GABRIELA SPIRANDELLI; CANUTO DE MENEZES, BEATRIZ ROSSI; MARTINS DE SOUSA, JULIANA GIANCOLI; JUCA DANTAS, GUSTAVO VIEGAS; CHAGURI, LIVIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Synthesis, characterization and application of Nb2O5-doped zinc oxide for solar-based photodegradation of 4-chlorophenol. Materials Letters, v. 275, SEP 15 2020. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; ANSELMO, RODRIGO BARBOSA; SARTOR, LUIS OTAVIO; JUCA DANTAS, GUSTAVO VIEGAS; RODRIGUES, LIANA ALVARES; CHAGURI E CARVALHO, LIVIA. Spray drying as feasible processing technique to enhance the photocatalytic activity of the Nb2O5/carbon xerogel composite. Materials Letters, v. 273, AUG 15 2020. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; TOREZIN, FERNANDA AZZONI; JUCA DANTAS, GUSTAVO VIEGAS; MARTINS DE SOUSA, JULIANA GIANCOLI; VALIM, RICARDO BERTHOLO; ROCHA, ROBSON DA SILVA; LANDERS, RICHARD; GAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. TiO2/Nb2O5/carbon xerogel ternary photocatalyst for efficient degradation of 4-chlorophenol under solar light irradiation. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 46, n. 10, A, p. 14505-14515, JUL 2020. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; VALIM, RICARDO BERTHOLO; ROCHA, ROBSON DA SILVA; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILTNAR PATROCINIO; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Zinc oxide/carbon xerogel composites for photocatalytic applications developed through acidic and alkaline synthesis routes: structural, morphological, and photocatalytic evaluations. JOURNAL OF NANOPARTICLE RESEARCH, v. 22, n. 6 JUN 5 2020. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; VALIM, RICARDO BERTHOLO; ROCHA, ROBSON DA SILVA; CAETANO PINTO SILVA, MARIA LUCIA; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILMAR PATROCINIO; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Effect of synthesis medium on structural and photocatalytic properties of ZnO/carbon xerogel composites for solar and visible light degradation of 4-chlorophenol and bisphenol A. COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS, v. 584, JAN 2 2020. Citações Web of Science: 6.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; BACETTO, LETICIA ARAUJO; DOS SANTOS, GABRIELA SPIRANDELLI; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; BARROS MACHADO, JOAO PAULO; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILMAR PATROCINIO; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Synthesis of novel ZnO/carbon xerogel composites: Effect of carbon content and calcination temperature on their structural and photocatalytic properties. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 45, n. 3, p. 3657-3667, FEB 15 2019. Citações Web of Science: 1.

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