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Engineering a carbon xerogel/ZnO/Cu2-xS photocatalyst for efficient solar and visible-driven degradation of salicylic acid

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Autor(es):
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Tessaroa, Ikaro ; Boldrina, Flavio Henrique Covolam ; da Silvaa, Bruno Henrique Baena ; Mascarenhas, Camilla Gomes ; Pinheiro, Luiza Fonseca ; dos Santos, Paula Maria Rafaela Marcelino ; de Arruda, Gabriel Leda ; de Carvalho, Ana Karine Furtado ; Rocha, Robson da Silva ; Lanza, Marcos Roberto de Vasconcelos ; Rodrigues, Liana Alvares
Número total de Autores: 11
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: JOURNAL OF WATER PROCESS ENGINEERING; v. 77, p. 23-pg., 2025-09-01.
Resumo

The contamination of water bodies by emerging pollutants (EP) from various industrial and human activities poses environmental and health risks, prompting the development of effective remediation strategies such as photocatalysis, which has shown promise for degrading these contaminants. This study presents a Cu2-xS/ZnO/ carbon xerogel composite, designed as an S-scheme heterojunction stabilized by a biomass-derived carbon mediator from black acacia tannin and synthesized through simple methods, to enhance charge separation and solar and visible light utilization for the photocatalytic degradation of salicylic acid. The composite 7.5% Cu2-xS/ ZnO/0.25CX 600 degrees C, demonstrated exceptional performance, achieving complete degradation of SA under solar radiation and 59 % degradation under visible light within 300 min, with significant mineralization (90 %- solar; 62 %- visible). Comprehensive structural and electronic characterizations confirmed the formation of an efficient heterojunction in the most effective material, with carbon xerogel enhancing light absorption and stabilizing the double-type S charge transfer mechanism. The degradation process was primarily driven by the generation of hydroxyl radicals (center dot OH), photogenerated electrons (e-), and superoxide anions (O2 center dot-). Phytotoxicity tests revealed that the solution treated with this optimal material exhibited significantly reduced toxicity, highlighting its potential for real-world environmental applications and sustainability. (AU)

Processo FAPESP: 24/16472-3 - Estudo da eficiência piezo-fotocatalítica da heteroestrutura formada por materiais piezoelétricos duplos à base de ZnO/MoS2
Beneficiário:Paula Maria Rafaela Marcelino dos Santos
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Processo FAPESP: 22/12895-1 - Processos avançados para a degradação de poluentes emergentes: materiais catalíticos, sensores eletroanalíticos e divulgação científica
Beneficiário:Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 23/12207-0 - Novo reator eletroquímico e uso de biomassa para obtenção de carbono ativo: novos processos para geração de peróxido de hidrogênio
Beneficiário:Robson da Silva Rocha
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 25/00035-6 - Desenvolvimento do catalisador trifuncional material carbonoso/ZnO/BaSnO3 para degradação de ácido salicílico por associação de processos oxidativos avançados
Beneficiário:Flávio Henrique Covolam Boldrin
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto