Síntese de nano-heteroestruturas de BiVO4/óxidos de bismuto e avaliação de suas propriedades fotocatalíticas

• Processo: 13/13888-0
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de outubro de 2013
• Vigência (Término): 31 de julho de 2016
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Cauê Ribeiro de Oliveira
• Beneficiário: Osmando Ferreira Lopes
• Instituição-sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais cerâmicos

Resumo

Semicondutores ativados sob radiação visível são de grande interesse para processos fotocatalíticos, como a degradação de contaminantes orgânicos e a oxidação da água (formação de hidrogênio) sob radiação solar. Entre os materiais ainda pouco estudados para este fim, o vanadato de bismuto (BiVO4) é um semicondutor com valor de band gap de 2,4 eV e, portanto, pode ser ativado sob radiação visível. Alguns trabalhos já demonstraram sua atividade fotocatalítica, embora baixa, devido principalmente à rápida recombinação do par elétron/buraco. Neste sentido, heteroestruturas entre semicondutores apresentam uma maior separação dos portadores de carga e consequentemente maior atividade fotocatalítica quando comparadas às fases constituintes isoladas. Assim, este projeto propõe a síntese e avaliação das propriedades fotocatalíticas de heteroestruturas entre BiVO4:Bi2O3 e BiVO4:BiOX (X=Cl, Br, I). A síntese será realizada e otimizada pelo método de oxidação por peróxido (OPM) com cristalização sob condições hidrotérmicas. A caracterização morfológica e estrutural das heteroestruturas será realizada através de técnicas convencionais (DRX, espectroscopia Raman, área superficial, MEV) e técnicas avançadas como microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). A degradação de contaminantes orgânicos (corantes e pesticidas) sob radiação visível será utilizado como sonda para verificar e comparar o potencial fotocatalítico das heteroestruturas e das fases puras. Medidas de detecção de radicais *OH e dos buracos formados na banda de valência do semicondutor serão realizadas para melhor entendimento a respeito do mecanismo de degradação dos contaminantes orgânicos.

Publicações científicas

(15)

(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)

CARVALHO, KELE T. G.; LOPES, OSMANDO F.; FERREIRA, DEBORA C.; RIBEIRO, CAUE. ZnO:ZnWO4 heterostructure with enhanced photocatalytic activity for pollutant degradation in liquid and gas phases. Journal of Alloys and Compounds, v. 797, p. 1299-1309, AUG 15 2019. Citações Web of Science: 1.

ROMERO T. BUENO; OSMANDO F. LOPES; KELE T. G. CARVALHO; CAUE RIBEIRO; HENRIQUE A. J. L. MOURÃO. Semicondutores heteroestruturados: uma abordagem sobre os principais desafios para a obtenção e aplicação em processos fotoquímicos ambientais e energéticos. Química Nova, v. 42, n. 6, p. 661-675, Jun. 2019.

LOPES, OSMANDO F.; CARVALHO, KELE T. G.; AVANSI, JR., WALDIR; MILORI, DEBORA M. B.; RIBEIRO, CAUE. Insights into the photocatalytic performance of Bi2O2CO3/BiVO4 heterostructures prepared by one-step hydrothermal method. RSC ADVANCES, v. 8, n. 20, p. 10889-10897, 2018. Citações Web of Science: 6.

DA SILVA, GELSON T. S. T.; CARVALHO, KELE T. G.; LOPES, OSMANDO F.; RIBEIRO, CAUE. g-C3N4/Nb2O5 heterostructures tailored by sonochemical synthesis: Enhanced photocatalytic performance in oxidation of emerging pollutants driven by visible radiation. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 216, p. 70-79, NOV 5 2017. Citações Web of Science: 35.

DA SILVA, GELSON T. S. T.; CARVALHO, KELE T. G.; LOPES, OSMANDO F.; GOMES, ELIZIANA S.; MALAGUTTI, ANDREA R.; MASTELARO, VALMOR R.; RIBEIRO, CAUE; MOURAO, HENRIQUE A. J. L. Synthesis of ZnO Nanoparticles Assisted by N Sources and their Application in the Photodegradation of Organic Contaminants. CHEMCATCHEM, v. 9, n. 19, p. 3795-3804, OCT 10 2017. Citações Web of Science: 13.

MOURAO, HENRIQUE A. J. L.; LOPES, OSMANDO F.; AVANSI, JR., WALDIR; PIRES, MANOEL J. M.; SOUZA, SOLANGE; RIBEIRO, CAUE; MASTELARO, VALMOR R. SrTi1-yFeyO3 samples obtained by hydrothermal method: The effect of the amount of Fe on structural and photocatalytic properties. MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING, v. 68, p. 140-146, SEP 2017. Citações Web of Science: 4.

LOPES, OSMANDO F.; CARVALHO, KELE T. G.; AVANSI, JR., WALDIR; RIBEIRO, CAUE. Growth of BiVO4 Nanoparticles on a Bi2O3 Surface: Effect of Heterojunction Formation on Visible Irradiation-Driven Catalytic Performance. Journal of Physical Chemistry C, v. 121, n. 25, p. 13747-13756, JUN 29 2017. Citações Web of Science: 14.

NOGUEIRA, ANDRE E.; LOPES, OSMANDO F.; NETO, ARQUIMINIO B. S.; RIBEIRO, CAUE. Enhanced Cr(VI) photoreduction in aqueous solution using Nb2O5/CuO heterostructures under UV and visible irradiation. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 312, p. 220-227, MAR 15 2017. Citações Web of Science: 21.

CARVALHO, KELE T. G.; NOGUEIRA, ANDRE E.; LOPES, OSMANDO F.; BYZYNSKI, GABRIELA; RIBEIRO, CAUE. Synthesis of g-C3N4/Nb2O5 heterostructures and their application in the removal of organic pollutants under visible and ultraviolet irradiation. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 43, n. 4, p. 3521-3530, MAR 2017. Citações Web of Science: 18.

LOPES, OSMANDO F.; CARVALHO, KELE T. G.; NOGUEIRA, ANDRE E.; AVANSI, JR., WALDIR; RIBEIRO, CAUE. Controlled synthesis of BiVO4 photocatalysts: Evidence of the role of heterojunctions in their catalytic performance driven by visible-light. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 188, p. 87-97, JUL 5 2016. Citações Web of Science: 67.

DA SILVA, LUIS F.; LOPES, OSMANDO F.; DE MENDONCA, VAGNER R.; CARVALHO, KELE T. G.; LONGO, ELSON; RIBEIRO, CAUE; MASTELARO, VALMOR R. An Understanding of the Photocatalytic Properties and Pollutant Degradation Mechanism of SrTiO3 Nanoparticles. Photochemistry and Photobiology, v. 92, n. 3, p. 371-378, MAY-JUN 2016. Citações Web of Science: 10.

DA SILVA, LUIS F.; LOPES, OSMANDO F.; CATTO, ARIADNE C.; AVANSI, JR., WALDIR; BERNARDI, MARIA I. B.; LI, MAXIMO SIU; RIBEIRO, CAUE; LONGO, ELSON. Hierarchical growth of ZnO nanorods over SnO2 seed layer: insights into electronic properties from photocatalytic activity. RSC ADVANCES, v. 6, n. 3, p. 2112-2118, 2016. Citações Web of Science: 14.

CARVALHO, KELE T. G.; FIDELIS, SUZANE C.; LOPES, OSMANDO F.; RIBEIRO, CAUE. Effect of processing variables on the photocatalytic properties of ZnO thin films prepared using the polymeric precursor method. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 41, n. 9, A, p. 10587-10594, NOV 2015. Citações Web of Science: 10.

LOPES, OSMANDO F.; CARVALHO, KELE T. G.; MACEDO, GABRIEL K.; DE MENDONCA, VAGNER R.; AVANSI, JR., WALDIR; RIBEIRO, CAUE. Synthesis of BiVO4 via oxidant peroxo-method: insights into the photocatalytic performance and degradation mechanism of pollutants. NEW JOURNAL OF CHEMISTRY, v. 39, n. 8, p. 6231-6237, 2015. Citações Web of Science: 25.

LOPES, OSMANDO F.; DE MENDONCA, VAGNER R.; UMAR, AHMAD; CHUAHAN, MOHINDER S.; KUMAR, RAMESH; CHAUHAN, SUVARCHA; RIBEIRO, CAUE. Zinc hydroxide/oxide and zinc hydroxy stannate photocatalysts as potential scaffolds for environmental remediation. NEW JOURNAL OF CHEMISTRY, v. 39, n. 6, p. 4624-4630, 2015. Citações Web of Science: 11.