Síntese, caracterização e aplicação em fotocatálise de nanocristais semicondutores de sulfeto de cádmio suportados em argila tiolada

SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND APPLICATION IN PHOTOCATALYS OF SEMICONDUCTOR CADMIUM SULFIDE NANOCRYSTALS SUPPORTED ONTO THIOLATED CLAY.

dc.contributorGimenez, Iara de Fátima
dc.creatorNascimento, Cristiane da Cunha
dc.date2017-09-26T12:01:59Z
dc.date2017-09-26T12:01:59Z
dc.date2011-03-11
dc.date.accessioned2023-09-28T23:12:56Z
dc.date.available2023-09-28T23:12:56Z
dc.identifierhttps://ri.ufs.br/handle/riufs/3512
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9086541
dc.descriptionThe challenge of nanotechnology, the science that studies the phenomena as well as the manipulation of materials at nanoscale (1-100 nm) is the control of composition, shape and size of nanoparticles, parameters that influence the physical, chemical, optical and electronic properties. In this context, the so-called quantum dots (QDs) are semiconductor nanoparticles which have attracted considerable attention due to their heavily size-dependent optical and electronic properties. Cadmium sulfide (CdS) QDs exhibit important photoluminescent properties, allowing applications in optoelectronic systems, photocatalysis, photodegradation of pollutants in the water medium etc. In this work, we present the results of the synthesis and characterization of CdS nanocrystals, in the absence and in the presence of doping Mn (II) ions, supported on Montmorillonite thiolated (MT) as well as their application as photocatalysts. The materials were characterized by UV-Vis absorption spectroscopy, X-ray diffractometry, photoluminescence spectroscopy and High-Resolution transmission electron microscopy. The effects of nanoparticle size, evaluated first by UV-visible spectroscopy, showed that the absorption maximum changed from 470 to 460 nm for different proportions of the support relative to CdS precursors. The XRD patterns showed three peaks of CdS nanocrystals related to the cubic phase of CdS. The photoluminescence spectra have shown emission bands around 470, 476, 484 and 495 viii nm, attributed to direct recombination of electron-hole pairs, and the presence of a shoulder around 578 nm, attributed to radiative recombination in trap levels from surface deffects. HRTEM images for the sample of CdS/MT 200 mg suggest the presence of monocrystalline CdS nanocrystals with approximately 4.8 nm which assemble together forming polycrystalline aggregates with a size from about 45 nm intercalated into clay layers. The photocatalytic activity of CdS/MT and CdS:Mn / MT was studied by Rhodamine 6G (R6G) photodegradation under sunlight irradiation. The results have shown a decrease in the intensity of the bands in addition to a shift from 526 to 505 nm in the absorption maximum with increasing time. According to the results of photocatalysis after 80min practically all the dye had been degraded, on the other hand, for the adsorption test, after the first 20 minutes there were no significant changes in the dye concentration. The rate of decolorization of dye showed that after 80 min the QDs have an effective induction in the degradation of R6G and the photocatalytic decolorization of R6G can be described by a pseudo first order kinetic model.
dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.descriptionO desafio da nanotecnologia, ciência que estuda os fenômenos e manipulação de materiais em escala nanométrica (1-100 nm), é o controle de composição, forma e tamanho de nanomateriais, parâmetros que influenciam as propriedades físicas, químicas, óticas e eletrônicas. Dentro desse contexto, os quantum dots (QDs) são nanopartículas semicondutoras que têm atraído uma atenção considerável devido as suas propriedades ópticas e eletrônicas, que são fortemente dependente da sua dimensão. Os QDs de sulfeto de cádmio (CdS) apresentam importantes propriedades de fotoluminescência, que possibilitam aplicações em sistemas optoeletrônicos, nanosemicondutores, fotocatálise, fotodegradação de poluentes na água etc. Neste trabalho, apresentamos os resultados da síntese, caracterização e aplicação em fotocatálise e adsorção dos nanocristais de CdS, na presença e na ausência de dopagem com íons Mn (II), suportados em Montmorilonita Tiolada (MT). Os materiais obtidos vi foram caracterizados por Espectroscopia de Absorção no UV-vis, Difração de Raios-X, Fotoluminescência e Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução. Os efeitos do tamanho das nanopartículas foram estudas por espectroscopia de UV-visível que mostraram uma absorção máxima em 470 e 460 nm para diferentes proporções da MT. Os difratogramas indicaram três picos relacionados às nanopartículas do CdS que corresponde a fase cúbica do CdS, o que foi corroborado com os dados de HRTEM. Os espectros de fotoluminescência mostram bandas de emissão em torno de 470, 476, 484 e 495 nm atribuídas à recombinação direta dos pares elétron-buraco, e a presença de um ombro em torno de 578 nm, atribuída a recombinação radiativa em níveis de armadilhas provenientes de imperfeições do material. As imagens de HRTEM para a amostra de CdS/MT 200 mg sugerem a presença de nanocristais de CdS monocristalinos, com diâmetro de aproximadamente 4,8 nm, agregados na forma de partículas policristalinas com um tamanho aproximadamente entre 45 nm intercalados nas lamelas da argila. A atividade fotocatalítica do CdS/MT e do CdS:Mn/MT foi estudada através da fotodegradação da Rodamina 6G (R6G) sob irradiação solar.Os resultados evidenciaram uma diminuição da intensidade das bandas e um deslocamento de 526 para 505 nm do máximo de absorção com o aumento do tempo, indicando a formação de intermediários de degradação. De acordo com os resultados de fotocatálise, após 80min de reação praticamente, praticamente todo o corante havia sido degradado, enquanto que para o ensaio de adsorção após os 20 primeiros minutos não houve mudanças significativas na concentração do corante nas amostras. A taxa de descolorização do corante mostrou que, depois de 80 min, os QDs tiveram uma efetiva indução na degradação da R6G e que a descoloração fotocatalítica da R6G pode ser descrita por um modelo cinético de pseudo primeira ordem.
dc.formatapplication/pdf
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dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Sergipe
dc.publisherPós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
dc.publisherBR
dc.publisherUFS
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectQuantum dots
dc.subjectSulfeto de cádmio
dc.subjectMontmorillonitat tiolada
dc.subjectFotocatálise
dc.subjectRodamina 6G
dc.subjectQuantum dots
dc.subjectCadmium sulfide
dc.subjectTiolated montmorillonite
dc.subjectPhotocatalysis
dc.subjectRhodamine 6G
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.titleSíntese, caracterização e aplicação em fotocatálise de nanocristais semicondutores de sulfeto de cádmio suportados em argila tiolada
dc.titleSYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND APPLICATION IN PHOTOCATALYS OF SEMICONDUCTOR CADMIUM SULFIDE NANOCRYSTALS SUPPORTED ONTO THIOLATED CLAY.
dc.typeDissertação


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