Nanopartículas de Zn(1-x)AgxO para tratamento de efluentes da indústria petroquímica - DUQUE, Carlos Henrique (2022)
Nanopartículas (NPs) de óxidos de zinco são utilizadas como fotocatalisadoras na degradação de poluentes em efluentes industriais devido ao seu band gap (3,37 eV). Para melhorar as propriedades fotocatalíticas e ópticas do ZnO adiciona-se um dopante de metal nobre. Neste trabalho foram sintetizadas e caracterizadas NPs de ZnO puro e dopado com Ag (0,5%, 1,0%, 2,0%, 3,0%, 4,0% e 5,0%). Essas NPs foram utilizadas como fotocatalisadores na degradação do ácido tereftálico (PTA). O método de síntese empregado foi o hidrotermal assistido por micro-ondas a 120°C, por 32 min. As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises por espectroscopia na região do UV-Vis. Por DRX identificou-se a fase hexagonal da estrutura wurtzita (COD 96-900-4179) para ZnO. Verificou-se que a partir de 2,0% de Ag nas amostras, houve a formação de Ag2O e Ag0 indexadas às cartas COD 96-101-0487 e COD 96-901-2962, respectivamente. A partir de 3,0% de Ag foram identificados picos característicos de Na2O, (COD 01-077-0208). O tamanho médio do cristalito das NPs sintetizadas aumentou com a dopagem com Ag, de 34 nm para 38 nm (para 3,0% e 5,0% de Ag). Foram observadas deformações nos parâmetros de rede nas amostras dopadas com Ag, sugerindo a incorporação de Ag+ na rede de ZnO. Por MEV observou-se que os materiais sintetizados apresentaram morfologia de nanoplacas de comprimentos entre 394 e 309 nm e espessura entre 55 e 31 nm. Para o ZnO dopado com Ag observou-se a redução do band gap para 3,29 eV. Os fotocatalisadores foram usados na degradação do PTA sob exposição às radiações UVA (Ultravioleta A), UVC (Ultravioleta C) e solar. Sob radiação solar o sistema se mostrou mais eficiente alcançando valores maiores que 90% de degradação do PTA em 30 min. Sob as radiações UVA e UVC o percentual de degradação ficou em torno de 90%, mas com 60 min de exposição. As amostras com maiores concentrações de Ag (3,0%, 4,0% e 5,0%) apresentaram os melhores percentuais para a degradação do PTA (>77% em 5 min). Nos estudos cinéticos todos os sistemas obedeceram de forma satisfatória aos modelos de Chan e Chu e Pseudo-Primeira Ordem com R2médio em torno de 97 a 98%, para todos os sistemas estudados.