Síntese por coprecipitação de niobato de lítio (LiNbO3) puro e dopado com ferro (Fe/LiNbO3), sua caracterização microestrutural e avaliação como catalisador para produção fotocatalítica de gás hidrogênio (H2)

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Aguilar, Henrique Emilio
• Orientador(a): Bergmann, Carlos Perez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Niobato de lítio; Ferro; Dopagem; Produção de hidrogênio
• Palavras-chave em Inglês: Lithium niobate (LiNbO3); Iron doping; Microstructure; Photocurrent; Heterogeneous photocatalysis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/277032

Este trabalho investigou os efeitos dos parâmetros da síntese do LiNbO3 e Fe/LiNbO3 por meio do método de coprecipitação assistido por um tratamento térmico convencional. As propriedades ópticas, elétricas e fotocatalíticas foram determinadas. As matérias-primas utilizadas foram pentóxido de nióbio (Nb2O5), hidróxido de lítio (LiOH), nitrato de ferro (Fe(NO3)3) água Milli-Q e álcool etílico. Para a síntese do LiNbO3 foram estudadas as razões molares não estequiométricas (Nb2O5:LiOH - 1:8, 1:12 e 1:16) em diferentes tempos de tratamento térmico (3, 4 e 5 h) na temperatura de 600 °C. Os produtos obtidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e reflectância difusa. O pó obtido na razão molar [1:12] e tempo de tratamento térmico 4 h foi escolhido para dopagem por apresentar maior picos mais intensos em Raman e Drx, além de um valor reduzido para reflectância difusa. O pó foi dopado em 1, 2 e 5% em massa de Fe. Os difratogramas de raios X, os espectros Raman e a análise por XPS sugerem a obtenção do Fe dopado na rede de LiNbO3. As amostras de niobato de lítio dopado com ferro obtiveram morfologia irregular. A faixa de band gap encontrada entre as amostras produzidas neste trabalho variou 22% da mais alta, 4,37 eV (LiNbO3 [1:12] 5 h), para a mais baixa, 3,39 eV (5% Fe-LiNbO3). A microestrutura do LiNbO3 é modificada pela presença do Fe e aprimoram os resultados para fotocorrente. O potencial fotocatalítico foi avaliado na fotocatálise do hidrogênio (H2) e a amostra dopada em 1% em massa de ferro foi a que apresentou melhor desempenho na evolução do hidrogênio. Os resultados deste trabalho demonstram que o Fe/LiNbO3 possui rendimento satisfatório para a aplicação em fotocatálise heterogênea de H2.