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http://localhost:8080/tede/handle/tede/544
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Estudos Fotoeletroquímicos de filmes de WO3 e WO3/CuWO4 para aplicação na degradação dos corantes azul de metileno e alaranjado de metila |
Autor: | Barbosa, Maciel |
Primeiro orientador: | Santos, Reginaldo |
Resumo: | O trióxido de tungstênio (WO3) e tungstato de cobre (CuWO4) têm sido extensivamente investigados como fotocatalisadores na degradação de poluentes orgânicos em meio aquoso. No entanto, esses dois semicondutores usados individualmente apresentam propriedades como, alta resistência ao transporte de cargas e rápida recombinação que reduzem seu potencial na aplicação em fotoeletrocatálise. Visando contornar as desvantagens desses óxidos, estudos vêm sendo realizados com o material suportado na forma de filmes. Portanto, este trabalho apresenta um método in situ para a preparação de filme heteroestruturado WO3/CuWO4 para aplicação em fotoeletrocatálise de poluentes orgânicos. Filmes estáveis de WO3/CuWO4 foram preparados com sucesso em vidro condutor transparente (vidro-FTO), usando métodos hidrotérmicos. A análise de difração de raios X (DRX) mostrou que o material apresenta as fases monoclínica para o WO3 e triclínica para o CuWO4. Imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram que os filmes de heterojunção são formados pelos óxidos na forma de placas com cerca de 2 μm, crescidas perpendicularmente sobre vidro-FTO. As caracterizações ópticas revelaram que os filmes WO3/CuWO4 calcinados em 500°C apresentam energia de banda proibida (band gap - EBG) de 2,62 eV, enquanto o WO3 tratados na mesma temperatura apresenta uma EBG de 2,76 eV. Nos estudos fotoeletroquímicos, o WO3 apresentou valores altos de fotocorrente, chegando a 400 μA cm-2 (vs Ag/AgCl), no eletrólito inerte. Os filmes de WO3 e WO3/CuWO4 foram utilizados para fotodegradação de soluções 1x10-6 mol.L de azul de metileno (AzM) e alaranjado de metila (AM) nas configurações de Fotocatálise heterogênea (FH), Fotocatálise heterogênea eletroquimicamente assistida (FHE) e fotólise. Resultados superiores foram observados para ambos os filmes na configuração de FHE, com uma degradação de 84,90% e 30,50% com o filme de WO3 para os corantes AzM e AM, respectivamente, e na heterojunção teve-se 83,30% e 29,90%. Na investigação da estabilidade relativa através de cronoamperometria em um tempo de 4 horas de irradiação, foi observado que os filmes de WO3/CuWO4 tiveram uma estabilidade superior, sugerindo que este fotoanodo apresenta potencial de aplicação para degradação de poluentes orgânicos em ambientes aquosos. |
Abstract: | Tungsten trioxide (WO3) and copper tungstate (CuWO4) have been extensively investigated as photocatalysts for application in the degradation of organic pollutants. However, these two semiconductors used individually have properties such as high resistance to charge transport and rapid recombination that provide their potential in photoelectrocatalysis application. Aiming to circumvent the inferiorities of these oxides, studies have been carried out with the supported material in the form of films. Therefore, this work presents an in situ method for the preparation of heterostructured film WO3/CuWO4 for application in photoelectrocatalysis of organic pollutants. Stable films of WO3/CuWO4 have been successfully prepared on transparent conductive glass (FTO-glass) using hydrothermal methods. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the material presents monoclinic phases for WO3 and triclinic for CuWO4. Scanning electron microscopy (SEM) images revealed that the heterojunction films are formed by the oxides in the form of plates of about 2 μm, grown perpendicularly on FTO-glass. Optical characterizations revealed that WO3/CuWO4 films calcined at 500 oC have band gap energy (EBG) of 2.62 eV, while WO3 films treated at the same temperature have an EBG of 2.76 eV. In photoelectrochemical studies, WO3 showed high photocurrent values, reaching 400 μA cm-2 (vs Ag/AgCl), in the inert electrolyte. WO3 and WO3/CuWO4 films were used for photodegradation of 1x10-6mol.L solutions of methylene blue (AzM) and methyl orange (AM) in Heterogeneous Photocatalysis (FH), Electrochemically Assisted Heterogeneous Photocatalysis (FHE) and Photolysis configurations. Superior results were observed for both films in the FHE configuration, with a degradation of 84.90% and 30.50% with the WO3 film for the AzM and AM dyes, respectively, and in the heterojunction there was 83.30% and 29.90%. In the investigation of the relative stability through chronoamperometry in a time of 4 hours of irradiation, it was observed that the WO3/CuWO4 films had a superior stability, suggesting that this photoanode has application potential for degradation of organic pollutants in aqueous environments. |
Palavras-chave: | Heterojunção WO3/CuWO4 Nanoplacas WO3 Fotoeletrocatálise Estabilidade |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Estadual do Piauí |
Sigla da instituição: | UESPI |
Departamento: | Centro de Ciências da Natureza |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Química |
Citação: | Barbosa, Maciel. Estudos Fotoeletroquímicos de filmes de WO3 e WO3/CuWO4 para aplicação na degradação dos corantes azul de metileno e alaranjado de metila. 2021. 80 p. Dissertação( Programa de Pós-Graduação em Química) - Universidade Estadual do Piauí, Teresina, 2021. |
Tipo de acesso: | O autor (a) da dissertação deverá entrar em contato com o Repositório institucional da Universidade Estadual do Piauí através do e-mail: repositorioinstitucional@uespi.br para o envio do termo de autorização para publicação do trabalho de conclusão de curso. |
URI: | http://localhost:8080/tede/handle/tede/544 |
Data de defesa: | 26-Out-2021 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Química |
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