Degradação fotocatalítica de ácido salicílico utilizando o compósito Bi2S3/TiO2/xerogel de carbono como catalisador

• Processo: 20/14575-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Liana Alvares Rodrigues
• Beneficiário: Flávia Maria Fernandes
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais não metálicos Condutividade elétrica Catálise Fotocatálise Dióxido de titânio Ácido salicílico Xerogel Espectroscopia Microscopia eletrônica de varredura Difração por raios X
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fotocatalise | Óxido de Titânio | sulfeto de bismuto | Xerogel de carbono | Catálise

Resumo

Neste projeto, será desenvolvida uma rota para a preparação do compósito ternário Bi2S3/TiO2/Xerogel de carbono. O objetivo deste estudo é a criação de um compósito que seja sensível à luz solar e visível e que possua elevado potencial de oxidação. A eficiência de oxirredução do material será testada na degradação de ácido salicílico em água, uma vez que grande parte dos efluentes industriais contêm poluentes orgânicos em solução. A escolha do Bi2S3 e do TiO2 como semicondutores foi feita com base nas bandas de valência e de condução dos mesmos, objetivando a formação de heterojunções. Este acoplamento poderá facilitar a separação efetiva de carga, reduzindo a possibilidade de recombinação de pares de elétrons e vacâncias gerados pela fotoexcitação, aumentando a eficiência do processo fotocatalítico. Contudo, este sistema binário possui área superficial e tempo de recombinação relativamente baixo, o que reduz substancialmente sua atividade fotocatalítica. Estes problemas serão suprimidos pelo acoplamento do Bi2S3/TiO2 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. Serão avaliados os efeitos da temperatura de calcinação e dos teores de Bi2S3, TiO2 e XC nas propriedades morfológicas, óticas, cristalinas e fotocatalíticas dos materiais. Os materiais serão caracterizados por espectroscopia por refletância difusa, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de energia dispersiva, difratometria de raios X, espectroscopia de infravermelho e Raman. A ação fotocatalítica do material será avaliada através da decomposição de ácido salicílico em reator em batelada.