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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2024.tde-23052024-154156
Documento
Autor
Nome completo
Samuel Pereira Cotinho
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2024
Orientador
Banca examinadora
Pillis, Marina Fuser (Presidente)
Antunes, Renato Altobelli
Bento, Rodrigo Teixeira
Título em português
Sí­ntese, caracterização e aplicação fotocatalítica de filmes nanoestruturados de óxido de zinco
Palavras-chave em português
filmes de ZnO
fotocatálise heterogênea
sol-gel
Resumo em português
Grande parte dos corantes utilizados em larga escala nos processos industriais de setores como o têxtil, de couro e de papel corresponde a azo-corantes, sendo os principais o alaranjado de metila e o amaranto. Uma alternativa para a remoção de poluentes orgânicos é a fotocatálise heterogênea, que tem se mostrado um método verde eficiente para eliminação de corantes orgânicos em águas residuais. Este trabalho de pesquisa teve por objetivo a síntese e a caracterização de filmes nanoestruturados de óxido de zinco para obtenção de um fotocatalisador ativado por luz ultravioleta, capaz de degradar compostos orgânicos. Os filmes foram sintetizados pelo método sol-gel. A solução foi depositada pelas técnicas de spray a frio e spray pirólise em substratos de vidro borossilicato. As amostras foram tratadas termicamente em tempos e temperaturas diferentes, os filmes apresentaram valores distintos de espessura. Através da análise termogravimétrica foram definidas as temperaturas de 400ºC, 450ºC e 500ºC para tratamento térmico dos filmes depositados por spray a frio. A eficiência dos filmes foi avaliada pela descoloração do corante alaranjado de metila sob radiação UVA. Os filmes depositados a frio e tratados a temperatura de 400ºC apresentaram atividade fotocatalítica inferior a 10%. O melhor desempenho fotocatalítico entre os filmes depositados a frio foi o filme tratado termicamente a 500ºC por 45 min e 10 passes, apresentando 48,6% de degradação. Entre os filmes depositados a quente, o que desempenhou maior atividade fotocatalítica foi depositado a 300ºC com 10 passes, apresentando 65,0% de degradação. Em todas as condições observou-se a formação de wurtzita. Foi observado que os filmes apresentaram diferenças na morfologia superficial e atividades fotocatalíticas nas duas rotas de síntese. Ambas as rotas de síntese possibilitaram a obtenção de filmes nanoestruturados e fotoativos em luz UVA.
Título em inglês
Synthesis, characterization and photocatalytic application of nanostructured zinc oxide films
Palavras-chave em inglês
heterogeneous photocatalysis
sol-gel
ZnO films
Resumo em inglês
A significant portion of the dyes widely used in industrial processes, such as textiles, leather, and paper, are azo dyes, with methyl orange and amaranth being the main ones. An alternative for the removal of organic pollutants is heterogeneous photocatalysis, which has proven to be an efficient green method for eliminating organic dyes in wastewater. This research aimed to synthesize and characterize nanostructured zinc oxide films to obtain a UV-activated photocatalyst capable of degrading organic compounds. The films were synthesized using the sol-gel method, and the solution was deposited using cold spray and pyrolysis spray techniques on borosilicate glass substrates. The samples were heat treated at different times and temperatures, resulting in films of varying thickness. Heat treatment temperatures of 400ºC, 450ºC, and 500ºC were defined for films deposited by cold spray through thermogravimetric analysis. The efficiency of the films was assessed by the decolorization of methyl orange dye under UVA light. Films deposited by cold spray and treated at 400ºC exhibited photocatalytic activity below 10%. The best photocatalytic performance among cold-sprayed films was observed in the film treated at 500ºC for 45 minutes and 10 aplications, showing a 48.6% degradation. Among spray pyrolyzed films, the highest photocatalytic activity was observed in the film deposited at 300ºC with 10 aplications, showing a 65.0% degradation. Wurtzite formation was observed in all conditions. The films exhibited differences in surface morphology and photocatalytic activities in both synthesis routes. Both synthesis routes enabled the production of nanostructured and photoactive films under UVA light.
 
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Data de Publicação
2024-06-10
 
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