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Caracterização e Avaliação das Propriedades Fotocatalíticas de Nanoestruturas Puras e Dopadas de SnO2
Luís Fernando da Silva, João Victor Nascimento de Palma

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Óxidos semicondutores (MOXs) nanoestruturados têm atraído a atenção devido suas propriedades multifuncionais, sendo aplicados como sensores de gás, produção de energia, fotocatalisadores, etc. Dentre estes materiais, o dióxido deestanho (SnO2) possui estrutura cristalina do tipo rutilo, sendo um semicondutor do tipo-n com energia de gap (Eg) de aproximadamente 3,6 eV. Este composto tem sido extensivamente estudo como camada sensora em dispositivos sensores, fotocatalisador heterogêneo, varistor, entre outros. De acordo com a literatura, a aplicação dos MOXs como fotocatalisadores tem apresentado potencial desempenho, em especial na degradação de corantes orgânicos, fármacos epesticidas. Apesar dos resultados promissores, um dos principais desafios nesta área consiste na fotoativação dos catalisadores com luz visível. Dentre as diversas estratégias investigadas, a introdução de determinadas impurezas, visando reduzir o gap de energia (Eg) do SnO2 , tem se mostrado eficiente. Dentre estas impurezas, a adição de íons de Fe à rede do SnO2 pode introduzir níveis intermediários os quais favorecem a redução da energia Eg , e consequentemente viabilizando a ativação do catalisadorpor fótons com de menores energias (região do visível). Com base nestesargumentos, neste projeto de iniciação científica foi realizada a síntese,caracterização estrutural e morfológica de nanoestruturadas de Sn1-xFexO2 (0 ≤ x ≤75% mol de Fe) pelo método da hidrólise visando a aplicação das amostras como fotocatalisadores. Medidas de difração de raios-X revelaram a formação da solução sólida Sn1-xFexO2 sem a presença de fase secundária até uma concentração de x=50%. Além disso, medidas de espectroscopia de absorção de raios-X indicaram que os íons de Fe exibem estado de oxidação 3+. Espectros de UV-vis mostraram que a introdução dos íons de Fe implicou na diminuição significativa da energia Eg (3,3 eV para 1,9 eV). No que tange as análises morfológicas, as imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) foi possível verificar o caráter nanométrico das amostras, as quais apresentaram um tamanho de partícula entre 24 e 9 nm. Experimentos preliminares de fotocatálise revelaram que as amostras da solução sólida Sn1-xFexO2 foram fotoativas na degradação dos corantes azul de metileno e rodamina B.

Palavras-chave


SnO2, dopagem, Síntese química, Fotocatálise

Referências


[1] Walid B. H. Othmen, Brigitte Sieber, et. al. Effect of high Fe doping on Raman modes and optical properties of hydrothermally prepared SnO2 nanoparticles. Mat Sci Semicon Proc. Vol. 77, 31-39 (2018).

[2] L. M. Fang, X. T. Zu, et. al. Synthesis and characteristics of Fe3+-doped SnO2 nanoparticles via sol–gel-calcination or sol–gel-hydrothermal route. J Alloy Compd. Vol. 454, 261-267 (2008).