Síntese hidrotermal assistida por micro-ondas do niobato de potássio dopado com vanádio e sua caracterização microestrutural e de propriedades ópticas para aplicação em fotocatálise

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Schuster, Bruna Amanda
• Orientador(a): Bergmann, Carlos Perez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Águas residuais : Tratamento; Fármacos : Degradação; Niobato de potássio; Síntese hidrotermal
• Palavras-chave em Inglês: Potassium niobate; Vanadium; Norfloxacin; Microwave-assisted hydrothermal synthesis; Doping; Band gap; Perovskite; Heterogeneous photocatalysis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/271955

Nos últimos anos, a presença de fármacos como contaminantes da água, ar e solo está se tornando alarmante. Dentre esses fármacos, destaca-se o Norfloxacino (NOR), um antibiótico da classe das fluoroquinolonas de segunda geração, que tem difícil detecção e remoção por intermédio de tratamentos convencionais. Por este motivo faz-se necessário outros tipos de soluções de tratamento, especialmente soluções combinadas de tratamentos com materiais tecnológicos aplicados aos sistemas avançados. Neste sentido, este trabalho investigou a obtenção de KNbO3 dopado com vanádio (V5+) por síntese hidrotermal assistida por micro-ondas, visando sua aplicação como catalisador para degradação do NOR por fotocatálise heterogênea. Foram utilizados como reagentes Nb2O5 e KOH, e V2O5 como doping, em meio aquoso, à temperatura de 180 º C por 30 min. Foram investigadas as concentrações molares do dopante de 0,1; 0,5; 1,0; 2,5 e 5%. A análise por DRX dos produtos obtidos corrobora que a estrutura do KNbO3 foi dopada com vanádio. Foi possível observar espectros com bandas KNbO3 características em simetria ortorrômbica em todas as composições da espectroscopia Raman. A partir das imagens por MET, verificou-se uma variação da forma e tamanho das partículas em função das concentrações de dopante. Além disso, o band gap aumentou gradualmente de 3,33 para 3,52 eV com o aumento da concentração de V5+ na estrutura do KNbO3. Para a investigação de seu uso na fotodegradação de NOR, o material foi irradiado com luz UV em um reator fotocatalítico. Verificou-se que não houve degradação de NOR sem o uso de catalisador. O resultado mais significativo foi obtido a uma taxa de degradação média em cerca de 96%, aos 60 min, para a dopagem de 0,1% molar. A menor adição de vanádio provoca distorções na rede cristalina de forma favorável na degradação da molécula-modelo NOR, enquanto uma maior quantidade, perturba a rede aumentando o band gap, dificultando o transporte eletrônico entre as bandas BC e BV, a formação do par elétron-lacuna (e-/h+), bem como dos pontos redox na superfície do catalisador. Os subprodutos encontrados após a fotodegradação foram identificados por cromatografia líquida. Foi possível concluir que as nanoestruturas de KNbO3 dopado com V5+ proporcionam uma ampla eficiência na degradação do contaminantes NOR.