Síntese, caracterização e aplicação de heterojunções de óxidos semicondutores Ag3PO4/KNbO3 na oxidação de microplásticos por métodos fotocatalíticos, fotoeletrocatalíticos e membranas modificadas

• Processo: 22/14679-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2023
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Maria Valnice Boldrin
• Beneficiário: Rodrigo de Mello
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 14/50945-4 - INCT 2014: Instituto Nacional de Tecnologias Alternativas para Detecção, Avaliação Toxicológica e Remoção de Micropoluentes e Radioativos, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/01477-2 - Desenvolvimento de fotoeletrodos baseados em heterojunções de óxidos semicondutores para fotoeletrooxidação de microplásticos: nanocompósitos baseados em TiO2, WO3, Ag3PO4 e KNbO3, BE.EP.PD
• Assunto(s): Fotocatálise Fotoeletrocatálise Microplásticos Eletro-oxidação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fotocatalise | fotoeletrocatálise | membranas modificadas | Microplásticos | Oxidacao Eletroquimica | Fotocatálise

Resumo

A versatilidade na utilização de plásticos no mundo moderno tem levantado inúmeras preocupações com seu descarte no ambiente, principalmente pelo potencial de contaminação de águas doce e marinha. A demanda por estudos envolvendo estes compostos envolve prioritariamente aquelas oriundas da sua fragmentação, como exemplo os microplásticos. Estes compostos, com tamanho de partícula extremamente reduzido, têm causado inúmeros problemas e comprometido a sua remoção durante o tratamento de água para consumo. Considerando a preocupação emergente com estes compostos nos corpos d`água, este projeto propõe investigar novos métodos de tratamento de água contaminada por polipropileno (PP) e polietileno (PE), modelos de componentes em microplásticos altamente utilizados na indústria. Para isto, serão utilizados métodos fotocatalíticos e fotoeletrocatalíticos, bem como membranas modificadas com semicondutores, sendo esse último com o intuito de combinar a eficiência de processos de filtração e degradação, uma vez que esses materiais são capazes de também promover a oxidação destes poluentes quando acopladas a técnicas fotoeletrocatalíticas. Como material foto(eletro)catalítico, se propõe construir heterojunções de óxidos semicondutores baseados em Ag3PO4/KNbO3, com o intuito de melhorar a estabilidade e eficiência destes fotocatalisadores, bem como investigar sua eficiência quando fotoativado sob luz visível. Os materiais sintetizados serão aplicados no tratamento fotocatalítico (solução e membranas modificadas) de soluções contendo PP e PE com tamanhos controlados, otimizando tipos de irradiação (UV, visível ou UV/Visivel). Nos tratamentos envolvendo fotoeletrocatálise, o semicondutor será depositado sobre substrato semicondutor ou membrana de filtração condutora modificada pelos semicondutores Ag3PO4/KNbO3 e a irradiação será acoplada a potencial externo, conforme sistema desenvolvido previamente por este grupo de pesquisa. A eficiência de cada metodologia será avaliada pelo monitoramento do contaminante, antes e após o tratamento proposto, por meio de técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), cromatografia gasosa com pirólise, FTIR e medidas de remoção de carbono orgânico total. Nestas análises serão comparadas redução do tamanho de partícula, produção de monômeros oriundos da degradação dos polímeros, degradação dos monômeros, mudanças na estrutura química do polímero e redução da matéria orgânica a CO2 e minerais, respectivamente. O projeto é inovador e contribuirá sobremaneira para o desenvolvimento do projeto INCT-DATREM (FAPESP n. 2014/50945-4) permitindo avançar no conhecimento sobre um problema amplo e emergente do mundo moderno.