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Fotodegradação de 4-clorofenol usando compósito ZnO/SnO2/xerogel de carbono como catalisador

Processo: 19/03641-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de maio de 2019
Vigência (Término): 15 de julho de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Liana Alvares Rodrigues
Beneficiário:Clarice Moreira Goes
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):19/25257-0 - Esferas de polissacarídeo como suporte catalítico, BE.EP.IC
Assunto(s):Poluentes orgânicos   Fotodegradação   Catalisadores   Fotocatálise   Semicondutores   Xerogel   Óxido de zinco

Resumo

Com esse projeto, deseja-se explorar o desenvolvimento de novos fotocatalisadores híbridos utilizando um material ternário formado por dois semicondutores e uma matriz carbonosa de xerogel de carbono, visando aumentar a eficiência quântica do processo de fotodegradação. Ele terá o enfoque na degradação de poluentes orgânicos persistentes (POPs), utilizando o 4-clorofenol como referência nos testes de degradação. A fotocatálise aplicada a degradação dos POPs tem sido cada vez mais estudada devido a sua capacidade de degradar compostos tóxicos a atóxicos. Os semicondutores selecionados foram o ZnO e o SnO2, sendo essa combinação de compostos a maior inovação tecnológica do projeto, considerando que o efeito catalítico deste sistema ternário nunca foi estudado na literatura. O ZnO foi escolhido por apresentar propriedades como a habilidade de absorver em uma boa parte do espectro solar, gerar H2O2 de forma eficiente, e apresentar uma superfície mais reativa, com um maior número de sítios de reação. Entretanto, ele apresenta fotocorrosão e baixa absorção na região do visível o que resulta em uma recombinação mais rápida e consequentemente diminuição da eficiência da fotocatálise. Assim, uma forma de resolver esse contratempo é o acoplamento entre dois condutores por meio de heterojunções do tipo II ou de esquema Z, que conseguem promover a transferência de cargas fotogeradas de um semicondutor para o outro e consequentemente melhorar a eficiência de separação das mesmas, resultando num aumento eficiência fotocatalítica. O SnO2 foi escolhido pois para esse tipo de heterojunção é necessário que as bandas de condução e valência dos semicondutores sejam diferentes. Entretanto a heterojunção ainda não é o suficiente para atingir o nível de degradação desejado no visível, assim será adicionado aos semicondutores o xerogel de carbono proveniente do tanino, por este ser uma escolha mais ecológica e de menor custo. O xerogel de carbono apresenta excelente condutividade elétrica, elevada área superficial e porosidade, que pode ser facilmente manipulada. Para a determinação da energia de gap e da quantidade de poluente adsorvido pelas amostras será utilizada a espectroscopia por refletância difusa. Já a morfologia, a análise elementar, e a estrutura cristalina dos materiais obtidos serão obtidas 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.

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Publicações científicas (5)
(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)
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; GOES, CLARICE MOREIRA; ROCHA, ROBSON DA SILVA; VICENTE GOUVEA, MAIRA ELIZABETH; DE SIERVO, ABNER; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Tannin-based carbon xerogel as a promising co-catalyst for photodegradation processes based on solar light: a case study using the tin (IV) oxide/carbon xerogel composite. Chemical Engineering Communications, . (07/54829-5, 18/16360-0, 07/08244-5, 19/03641-3)
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; GOES, CLARICE MOREIRA; SPERANDIO, DANIEL COUTO; ROCHA, ROBSON DA SILVA; LANDERS, RICHARD; PARAMASIVAM, THANGADURAI; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Development of a new zinc oxide/tin oxide/carbon xerogel photocatalyst for visible light photodegradation of 4-chlorophenol. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B-ADVANCED FUNCTIONAL SOLID-STATE MATERIALS, v. 269, . (18/16360-0, 18/10492-1, 17/10118-0, 19/03641-3, 13/02762-5, 18/12035-7)
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, . (17/03428-2, 18/16360-0, 19/03641-3, 16/20920-5, 18/10492-1)
JULIANA GIANCOLI MARTINS DE SOUSA; NICOLAS PERCIANI DE MORAES; CLARICE MOREIRA GOES; GUSTAVO VIÉGAS JUCÁ DANTAS; MARIA LUCIA CAETANO PINTO DA SILVA; LIANA ALVARES RODRIGUES. Avaliação das propriedades estruturais e fotocatalíticas de compósitos g-C3N4/ZnO/xerogel de carbono sintetizados com diferentes tipos de tanino. MATERIA-RIO DE JANEIRO, v. 27, n. 1, . (18/10492-1, 18/16360-0, 19/03641-3)
NICOLAS PERCIANI DE MORAES; LETICIA ARAÚJO BACETTO; CLARICE MOREIRA GOES; GUSTAVO VIÉGAS JUCÁ DANTAS; MARIA LUCIA CAETANO PINTO DA SILVA; LIANA ALVARES RODRIGUES. Desenvolvimento de compósitos ZnC2O4/xerogel de carbono para degradação fotocatalítica de azul de metileno sob radiação solar. MATERIA-RIO DE JANEIRO, v. 26, n. 2, . (18/10492-1, 18/16360-0, 19/03641-3)

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