Estudo da eficiência piezo-fotocatalítica da heteroestrutura formada por materiais piezoelétricos duplos à base de ZnO/MoS2

• Processo: 24/16472-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Liana Alvares Rodrigues
• Beneficiário: Paula Maria Rafaela Marcelino dos Santos
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Assunto(s): Heterojunção Óxido de zinco Contaminantes emergentes Fotocatálise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: heterojunção | Óxido de Zinco | piezofotocatálise | poluentes emergentes | Xerogel de carbono | fotocatálise

Resumo

O desenvolvimento industrial trouxe consigo novas substâncias químicas que, por sua vez, geraram desafios ambientais significativos. Os poluentes emergentes, compostos orgânicos persistentes, representam riscos à saúde e ao meio ambiente devido à baixa degradabilidade. Uma promissora alternativa para mineralizá-los e remediar a problemática é a fotocatálise heterogênea, uma tecnologia verde e sustentável que utiliza como fonte de energia a luz solar. O óxido de zinco (ZnO) é frequentemente empregado como semicondutor devido ao seu amplo bandgap e propriedades piezoelétricas, embora sua eficiência fotocatalítica seja reduzida pela alta taxa de recombinação das cargas fotogeradas e pela absorção limitada de luz visível. Para superar esses desafios, a formação de heterojunções entre materiais com diferentes bandgaps tem sido explorada como uma interessante estratégia. Ademais, para o caso de piezo-fotocatalisadores, a engenharia de campo de polarização permite melhorar a separação entre elétrons e lacunas, utilizando estresse mecânico, que conduz à criação de um campo elétrico interno. Portanto, o projeto em questão utilizará tais técnicas no desenvolvimento de piezofotocatalisadores do tipo XC/ZnO/MoS2, visando propiciar a transferência de carga de esquema S, estabilizada por heterojunções do tipo p-n. O xerogel de carbono a base de tanino será acrescentado à síntese para atuar como mediador redox, facilitando o processo de estabilização da heterojunção de esquema S e aumentando a capacidade de absorção de luz pelo semicondutor. Tanto o custo, quanto o impacto ambiental causado pelo xerogel de carbono são inferiores àqueles mediadores mais usados na literatura com tal objetivo, adicionando valor à inovação tecnológica do projeto. A atividade piezo-fotocatalítica do ternário será avaliada pelos testes de degradação dos poluentes AS e SMZ sob luz solar e irradiação ultrassônica.