Síntese de pontos quânticos de grafeno e heteroestruturas a partir de resíduo de biomassa: caracterização e aplicação

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Dutra, Luana Ventura
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Carbonização; Semicondutores; Biomassa; Fotocatálise; Reação de oxidação-redução; Química Analítica
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/31660; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.137

Neste trabalho, foram sintetizados pontos de carbono (CDs), especificamente pontos quânticos de grafeno (GQDs), via síntese verde, empregando-se carbonização hidrotérmica (HTC) do bagaço de malte. Para isso, realizou-se um delineamento experimental (DOE), baseado na matriz de Doehlert, para se investigar a influência da temperatura e do tempo de residência HTC na fotodegradação do corante alaranjado de metila, totalizando 9 tratamentos. As suspensões coloidais contendo os CDs resultante do processo (n = 9) foram caracterizadas e apresentaram valores de pH menores que 3,13, elevada condutividade elétrica na faixa de 1,0- 3,0 mS cm -1 e cargas superficiais positivas identificadas pelo potencial zeta. A correlação negativa entre potencial redox e a temperatura HTC indicaram formação de espécies mais reduzidas com o aumento da temperatura. Os espectros de FTIR também identificaram essa tendência, além de indicar uma possível autodopagem dos CDs com nitrogênio. As imagens de MET permitiram a identificação de anéis hexagonais característicos de GQDs. Uma coloração azul foi visualizada ao se emitir luz UV de 365 nm sobre a amostra, dando mais um indício de autodopagem com nitrogênio. O rendimento quântico (QY) das suspensões variou de 0,3 a 4,9 %, sendo a excitação e emissão máximas para o ponto experimental 150 °C por 14h em 327 e 400 nm, respectivamente. Nos ensaios de fotodegradação, verificou-se melhor porcentagem de degradação do AM (70%) pela suspensão tratada a 150 °C por 14 h em 7 h de reação, cuja curva cinética foi dividida em duas etapas com constantes de velocidades iguais a 1,0 x 10 -3 e 4,7 x 10 -3 min -1 , respectivamente. As principais espécies reativas que contribuem para o processo são − ). Ensaios realizados com agitação no escuro antes o radical ∙O 2- e os elétrons fotogerados (e BC da irradiação com luz UV indicaram que, ocorre um recobrimento dos CDs por parte das moléculas do AM, impedindo a ativação dos CDs pela luz. Foi possível se construir uma heteroestrutura CDs/ZnO que, na proporção de 2,00 mL de CDs/ g de ZnO apresentou uma constante de velocidade de 5,1 x 10 -3 min -1 . Com isso, foi possível destacar a importância dos CDs na área de fotocatálise e o potencial do material sintetizado a partir de resíduos de biomassa, colaborando para uma dinâmica de resíduo zero e economia sustentável nos processos industriais.Palavras-chave: Síntese hidrotérmica. Semicondutor. Degradação. Biomassa. Fotocatálise. Alaranjado de metila.