masterThesis
Influência do método de síntese nas propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes do Ca1-xInxWO4
Registro en:
NUNES, Theresa Beatriz Oliveira. Influência do método de síntese nas propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes do Ca1-xInxWO4. 2022. 92f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.
Autor
Nunes, Theresa Beatriz Oliveira
Resumen
CaWO4 is a semiconductor that is currently being investigated for having good
optical properties. These properties are related to some processing factors such as
different synthesis methods that generate distinct crystal structures and morphologies.
Such morphological and structural characteristics will certainly affect the properties of
the synthesized material. In this work, the photocatalytic and photoluminescent properties
of CaWO4 doped with indium (0, 1, 2, 4 and 8% mol) were investigated for 30 minutes
by two different methods: the sonochemical method (MS) and the microwave-assisted
hydrothermal method (MHAM). The crystal structures of the pure and doped samples and
their morphologies were characterized by X-ray diffraction (XRD) and by field emission
scanning electron microscopy (MEV-FEG), respectively. The photocatalytic activity was
estimated from the degradation of methylene blue (MB) dye under UV light. CaWO4
powders were tested in 3 cycles of reuse. Optical and photoluminescence properties were
estimated from UV-Visible spectroscopy and the photoluminescence (FL) test. The
diffractograms indicated no formation of secondary phases and the Rietveld refinement
estimated the crystallite sizes where the samples synthesized by MS obtained a crystallite
size of 31,85 nm for the pure sample which varied to 31,23 nm with a maximum doping
(8% of In). For the samples synthesized by MHAM, the crystallite size varied between
35,98 nm for the pure sample and 36,73 nm for the 8% In sample. The average crystallite
sizes of MS and MHAM samples were 33.51 and 34.69 nm, respectively. The SEM-FEG
images indicated a clustered morphology with an irregular shape and in the form of rods
and kibes. The photocatalytic activity increased in efficiency with increasing doping, and
the samples doped with 4 and 8% of indium in each synthesis were the samples that
showed the best photocatalytic efficiencies and the lowest bandgaps values. The sample
synthesized by the hydrothermal method showed the smallest loss of efficiency during
the 3 cycles of reuse, being the best alternative for applications in photocatalysis. The
samples with 8% of In+3 ions showed lower FL intensities with maximum peak at 479 and
483 nm suggesting that there is a lower recombination pair e-/h+, which led these samples
to have a better photocatalytic performance. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O CaWO4 é um semicondutor que vem sendo investigado atualmente por
apresentar boas propriedades ópticas. Estas propriedades estão relacionadas a alguns
fatores de processamento como por exemplo os diferentes métodos de síntese que geram
estruturas cristalinas e morfologias distintas. Tais características morfológicas e
estruturais certamente irão afetar as propriedades do material sintetizado. Neste trabalho
foram investigadas as propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes do CaWO4 dopado
com índio (0, 1, 2, 4 e 8% mol) sintetizado durante 30 minutos por dois métodos distintos:
o método sonoquímico (MS) e o método hidrotérmico assistido por microondas
(MHAM). As estruturas cristalinas das amostras puras e dopadas e suas morfologias
foram caracterizadas pela técnica de difração de raios-X (DRX) e pela microscopia
eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), respectivamente. A atividade
fotocatalítica foi estimada a partir da degradação do corante azul de metileno (MB) sob
luz UV. Os pós de CaWO4 foram testados em 3 ciclos de reuso. As propriedades ópticas
e fotoluminescentes foram estimadas a partir da espectroscopia UV-Visível e do ensaio
de fotoluminescência (FL). Os difratogramas indicaram a não formação de fases
secundárias e o refinamento de Rietveld estimou os tamanhos de cristalito onde as
amostras sintetizadas pelo MS obtiveram um tamanho de cristalito de 31,85 nm para a
amostra pura que variou para 31,23 nm com a dopagem máxima (8% de In). Para as
amostras sintetizadas pelo MHAM o tamanho de cristalito variou entre 35,98 nm para a
amostra pura e 36,73 nm para a amostra de 8% de In. Os tamanhos médios de cristalito
das amostras dos MS e MHAM foram 33,51 e 34,69 nm, respectivamente. As imagens
do MEV-FEG indicaram uma morfologia aglomerada irregular e na forma de bastonetes
e kibes. A atividade fotocatalítica teve sua eficiência incrementada com o aumento da
dopagem, sendo as amostras dopadas com 4 e 8% de índio que apresentaram as melhores
eficiências fotocatalíticas e os menores valores de bandgaps. A amostra sintetizada pelo
método hidrotérmico apresentou a menor perda de eficiência durante os 3 ciclos de reuso,
sendo a melhor alternativa para aplicações em fotocatálise. As amostras com 8% de íons
de In+3 apresentaram menores intensidades de FL com pico máximo em 479 e 483 nm
sugerindo que há uma menor recombinação par e-/h+, o que levou essas amostras a terem
um melhor desempenho fotocatalítico 2023-04-17