Síntese e caracterização de heteroestrutura NiO/Bi4O5I2-Bi5O7I e estudo da atividade fotocatalítica do corante rodamina B sob irradiação visível - SOUZA, Lincoln Fonseca de (2024)
O contínuo crescimento populacional atrelado aos desenvolvimentos social e econômico geram, como consequência, problemas ambientais que impactam a sociedade humana. Sem dúvida a água, é a mais atingida, e sua contaminação se deve, principalmente, às descargas excessivas de contaminantes orgânicos provenientes das mais diversas atividades industriais e contam ainda com muitos compostos que são incapazes de sofrer biodegradação se mostrando inertes aos tratamentos convencionais de água. A fotocatálise heterogênea (FH), uma variante dos processos oxidativos avançados, tem se mostrado uma abordagem eficiente no tratamento de águas dotadas de contaminantes orgânicos recalcitrantes, pois se baseia na geração de radicais livres com alto poder oxidante, sob ação de luz. Fotocatalisadores baseados em bismuto e outros elementos do bloco p apresentam atividade fotocatalítica sob ação de luz visível, que compõe cerca de 45 % do espectro solar. Materiais estruturados em camadas, como o oxiiodeto de bismuto, BiOI e as espécies com altos teores de bismuto, Bi4O5I2 e Bi5O7I, se mostraram eficientes no processo degradativo do contaminante orgânico Rodamina B. Tais materiais obtidos de forma inédita nestre trabalho foram preparados via hidrólise e tratamento térmico (400°C por 3 horas) partindo de precursores simples e foram preparados heteroestruturas com a incorporação de NiO em 1,5 e 3,0 % (m/m). Os materiais mostraram alta pureza e boa cristalinidade, apresentando fases tetragonal, monoclínica e ortorrômbica para as amostras BiOI, Bi4O5I2 e Bi5O7I, respectivamente. MEV/EDS mostrou morfologia do tipo micro-flora hierarquicamente construídas pelos empilhamentos de nanofolhas com espessuras variando de 250 – 140 nm. Os materiais apresentaram excelente absorção na faixa do visível, com borda de absorção na faixa de 650 – 514 nm. Os parâmetros de controle reacional foram 50 mg de fotocatalisador, solução de RhB 10 mg.L-1 e pH natural da solução de RhB (pH = 4,42). As amostras BiOI, Bi4O5I2, e 1,5% NiO/Bi4O5I2-Bi5O7I e e 3,0% NiO/Bi4O5I2-Bi5O7I mostraram eficiência fotocatalítica de 65,14 %, 84,12 %, 87,37 e 90,3 %, respectivamente, onde foi demonstrado que o tratamento térmico aplicado somado à formação de heteroestruturas com a incorporação de NiO, foram obtidos melhores desempenhos. Os valores encontrados para o nível de TOC foi de 4,15 % revelando uma degradação de aproximadamente 96 % de eficiência na mineralização dos compostos para a amostra 3,0% NiO/Bi4O5I2-Bi5O7I. Com o intuito de maximizar a eficiência fotocatalítica, o fotorreator foi internamente coberto com papel alumínio e o material e 3,0% NiO/Bi4O5I2-Bi5O7I mostrou eficiência de 99,43 %. O material 3,0% NiO/Bi4O5I2-Bi5O7I mostrou estabilidade e capacidade alta de reuso até o 5° ciclo consecutivo, mostrando ter uma boa habilidade em aplicação prática. Nos ensaios de supressores de radicais livres, o radical superóxido e buracos demonstraram dominância no processo degradativo. Portanto, este estudo foi capaz de sintetizar, de maneira inédita, em 2 etapas, materiais com capacidades superiores fotoativas sob influência de fontes de baixa demanda energética (LED) e com alta capacidade de reutilizações consecutivas se mostrando uma abordagem ambientalmente favorável, verde, e economicamente viável.