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

Processo: 20/14575-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de abril de 2021
Vigência (Término): 31 de março de 2022
Área do 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

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.