Gd-BiVO4: An efficient photoanode for pharmaceuticals degradation in contaminated waters via solar photoelectrocatalysis

Autor(es)

Guardiano, Matheus Gabriel ; Gonzaga, Isabelle Maria Duarte ; Ribeiro, Lara Kelly ; Almeida, Caio Vinicius da Silva ; Mascaro, Lucia Helena

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL; v. 503, p. 13-pg., 2024-12-10.

Resumo

This study investigated Gd insertion into pristine bismuth vanadate (BiVO4) photoanodes and its influence on physical and photoelectrochemical (PEC) properties, as well as on ciprofloxacin (CIP) and sulfamethoxazole (SMX) antibiotics removal from different water samples using solar photoelectrocatalysis. The Gd insertion increased by 300 % at photocurrent compared to the pure electrode and decreased at the semiconductor recombination rate. This performance was obtained without change into monoclinic BiVO4 structure and resulted from a better Gd-BiVO4 film uniformity and a Gd effect on oxygen vacancy formation at the semiconductor bulk. Gd-BiVO4 film was applied to CIP and SMX antibiotic photoelectrodegradation, and a complete removal of both antibiotics was achieved in 20 min by applying 1 mA cm- 2 of photocurrent density and using NaCl 0.063 mol/L as supporting electrolyte. In real samples (river, lake and wastewater) the Gd-BiVO4 photoanode exhibited good performance, mainly for CIP degradation. The catalyst was recycled in 5 runs and exhibited excellent activity for degrading CIP and SMX, and it did not undergo surface composition change during the process application. Our results demonstrate that Gd insertion into the BiVO4 structure leads to a more stable and applicable photoanode for photoelectrocatalysis applications. (AU)

• Processo FAPESP: 23/12399-7 - Influência do doping de terras raras na estrutura do fotoânodo de BiVO4 para degradação de biomassa e geração de combustíveis
• Beneficiário: Lara Kelly Ribeiro da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Fixação de Jovens Doutores
• Processo FAPESP: 21/14693-4 - Produção de NH3 via redução de N2 utilizando fotoânodo de Fe2O3/g-C3N4/Ag.e cátodo de GDL modificado com MoS2
• Beneficiário: Caio Vinícius da Silva Almeida
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/01415-1 - Influencia do doping de terras raras na estrutura do fotoânodo de BiVO4 para degradação de biomassa e geração de combustíveis
• Beneficiário: Lucia Helena Mascaro Sales
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país
• Beneficiário: Ana Flávia Nogueira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Processo FAPESP: 23/11548-9 - Geração de energia a partir da oxidação (foto)eletrocatalítica de diferentes contaminantes presentes em biomassas
• Beneficiário: Matheus Gabriel Guardiano dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs