WO₃/BiVO₄ heterojunctions: Photoelectrochemical performance for dexamethasone degradation and toxicity assessment in Lactuca sativa

Autor(es)

Reis, Roberta Y. N. ; Gonzaga, Isabelle M. D. ; Goncalves, Roger ; Fernandes, Carlos H. M. ; Assis, Marcelo ; Pereira, Ernesto C. ; Lanza, Marcos R. V. ; Mascaro, Lucia H.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Electrochimica Acta; v. 526, p. 15-pg., 2025-06-20.

Resumo

Water contamination by dexamethasone (DEX) poses a significant threat to the global population. Developing an effective and affordable system for DEX removal remains a critical need, particularly in treating DEX and other contaminants at environmentally relevant concentrations. Chemical bath and spin coating techniques were applied to synthesize a custom-designed WO3/BiVO4 interface electrode on a fluorine-doped tin oxide (FTO) substrate. Each WO3/BiVO4, WO3, and BiVO4 layer was characterized both photochemically and electrochemically to identify enhanced light harvesting and electron transfer at the heterojunction. Compared to the pristine materials, more charge carriers, enhanced transfer, and separation of photogenerated pairs were observed. The effectiveness of the WO3/BiVO4 electrode in removing 10 mg L-1 DEX was evaluated under photolysis, electrocatalysis (EC), and photoelectrocatalysis (PhEC) treatment conditions. The PhEC treatment at 1 mA cm(-2) under visible light irradiation exhibited an excellent DEX removal efficiency of 100 %, surpassing photocatalysis (54 %) and EC (14.6 %). The mineralization rate and the formation of short-chain acids (oxalic, succinic, glycolic, and adipic) depended on the processes investigated. The large formation of superoxide radicals from the photogenerated charges in WO3/BiVO4 was revealed by scavenger tests, elucidating the degradation mechanism in PhEC, which resulted in a final product with lower toxicity, proven by tests with Lactuca sativa. The application of reuse cycles and characterizations after the PhEC processes demonstrated the electrode's good quality and useful life. Therefore, it can be inferred that the WO3/BiVO4 electrode applied in the PhEC process efficiently removes DEX and presents itself as a promising proposal for treating residual drugs in environmental matrices. (AU)

• Processo FAPESP: 21/11326-0 - Estudo de fotoeletrodos de cobre e óxido de cobre para tratamentos de águas residuais após a pandemia do COVID-19
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• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 23/06558-5 - Eletrodos de difusão gasosa modificados com NPs de Co e/ou Fe e biochar para eletrogeração de H2O2 in situ e degradação de drogas antidepressivas: aspectos mecanísticos e tecnológicos
• Beneficiário: Carlos Henrique Magalhães Fernandes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/22022-0 - EMU concedido no processo 2017/10118-0: sistema de espectroeletroquímica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 18/22210-0 - EMU concedido no processo 2017/10118-0: cromatógrafo líquido (HPLC)
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• 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
• Processo FAPESP: 20/15211-0 - Desenvolvimento de fotoânodos g-C3N4/BiVO4 e g-C3N4/CuO aplicados na degradação fotoeletroquímica de efluentes da indústria têxtil
• Beneficiário: Isabelle Maria Duarte Gonzaga
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• Processo FAPESP: 22/12895-1 - Processos avançados para a degradação de poluentes emergentes: materiais catalíticos, sensores eletroanalíticos e divulgação científica
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• Processo FAPESP: 23/08525-7 - Desenvolvimento de curativos cutâneos 3D de colágeno marinho enriquecidos com nanoparticulas funcionais para a regeneração de feridas cutâneas
• Beneficiário: Marcelo de Assis
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• 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 Aplicada
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• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
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