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Avaliação fotocatalítica do compósito g-C3N4/xerogel de carbono/ZnO na fotodegradação de 4-clorofenol em reator de leito fluidizado e em reator em batelada

Processo: 18/06361-9
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Data de Início da vigência: 01 de julho de 2018
Data de Término da vigência: 30 de junho de 2019
Área de conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Liana Alvares Rodrigues
Beneficiário:Livia Kent Paiva
Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Assunto(s):Inovações tecnológicas   Condutividade elétrica   Fotodegradação   Semicondutores   Fotocatálise   Reatores anaeróbios em bateladas sequenciais   Microscopia eletrônica de varredura   Espectrometria   Difração por raios X
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:fotocatalise | g-C3N4 | heterojunção | Óxido de Zinco | semicondutores | xerogel de carbono | fotocatalisadores

Resumo

Neste projeto, pretende-se explorar o desenvolvimento de fotocatalisadores híbridos g-C3N4/xerogel de carbono/ZnO, visando aumentar a eficiência quântica do processo de degradação de poluentes orgânicos, sendo esta, a maior inovação tecnológica, considerando que o efeito catalítico deste híbrido nunca foi estudado na literatura. O nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) pode ser facilmente obtido pela polimerização de precursores ricos em nitrogênio (melanina, uréia, etc) e possui bandgap baixo (Eg~2.7 eV), adequado para impulsionar as reações de degradação de poluentes orgânicos. No entanto, o g-C3N4 possui área superficial e tempo de recombinação baixos, o que reduz substancialmente sua atividade fotocatalítica. Uma maneira eficaz de aumentar a fototividade é acoplar o g-C3N4 com ZnO por meio de heterojunções de tipo II ou de esquema Z. Nestes tipos de heterojunções, o potencial das bandas de condução e de valência dos semicondutores são diferentes, promovendo a transferência de carga fotogenerada entre eles, aumentando o tempo de recombinação e, consequentemente, a atividade fotocatalítica do material. Adicionalmente, o problema da baixa área superficial será suprimido pelo acoplamento do g-C3N4/ZnO 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. A espectroscopia por refletância difusa será a técnica empregada para determinação da energia de gap das amostras e da quantidade de poluente orgânico persistente adsorvido nas mesmas. A morfologia, a análise elementar, e a estrutura cristalina dos materiais obtidos serão determinadas 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 e reator de leito fluidizado.

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Publicações científicas
(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)
GOUVEA, MAIRA ELIZABETH VICENTE; BOLDRIN, FLAVIO HENRIQUE COVOLAM; DA SILVA, BRUNO HENRIQUE BAENA; PAIVA, LIVIA KENT; DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; DE AGUIAR, LEANDRO GONCALVES; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Fluidized bed reactor for 4-chlorophenol photodegradation via solar and visible radiation using ZnO/g-C3N4/carbon xerogel as a photocatalyst. CHEMICAL PHYSICS IMPACT, v. 8, p. 12-pg., . (18/06361-9, 18/10492-1, 22/04058-2)