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Síntese e caracterização de g-C3N4 e WO3 para aplicação em fotocatálise heterogênea
Waldir Avansi, Allan Peterline

Última alteração: 2021-03-18

Resumo


Observando o cenário socioambiental contemporâneo, percebe-se que os Processos Oxidativos Avançados (POAs) vêm sendo amplamente estudados e aplicados para o tratamento de efluentes industriais, principalmente na degradação de corantes. Entre os diversos processos remediativos desenvolvidos, a fotocatálise heterogênea utilizando nanoestruturas compreende algumas vantagens quando comparada aos demais. Assim, este trabalho  teve como objetivo a síntese e caracterização de nanoestruturas  de WO3 e g-C3N4, e o estudo da potencialidade de aplicação em fotocatálise heterogênea. Inicialmente, foram realizadas sínteses de g‑C3N4 pela calcinação de C3H6N6, e WO3 pela rota hidrotérmica, sendo essa retratada de maneira promissora pela literatura, pois mostra-se eficaz na obtenção de óxidos nanoestruturados de uma forma simples e mantém um maior controle sobre a fase e morfologia do material. Os parâmetros de temperatura e tempo de tratamento correspondentes a rota hidrotérmica foram variados a fim de verificar possíveis mudanças morfológicas e estruturais nas amostras de WO3, porém a cristalização ocorreu apenas em amostras que foram submetidas a 200 °C. Em relação ao tempo de tratamento, realizaram-se quatro sínteses em condições diferentes: 4h, 12h, 24h e 48h, todas submetidas a uma temperatura de 200 °C. Medidas de DRX realizadas na amostra sintetizada por calcinação de C3H6N6 mostraram a obtenção da fase cristalina g‑C3N4, a mesma reportada pela literatura. Em relação as amostras de WO3, observou-se duas fases distintas: trióxido de tungstênio hidratado (WO3∙(H2O)0,33) no sistema ortorrômbico e trióxido de tungstênio (WO3) no sistema tetragonal. Assim, foi verificado que essas fases distintas foram obtidas por meio dos diferentes tempos de tratamento, visto que a amostra tratada em 4h apresentou apenas a fase  WO3∙(H2O)0,33 e, conforme o tempo foi aumentado para 12h e 24h, houve o surgimento de uma nova fase, o WO3. Ademais, por meio dos difratogramas calculou-se o tamanho de cristalito para os planos (220), (002) e (111) e, respectivamente, para a amostra tratada em 4h os valores foram 45,3 nm, 43,3 nm, e 47,9 nm; para 12h calculou-se 43,6 nm, 42,0 nm  e 46,7 nm; já para 24h calculou-se 43,2 nm, 41,8 nm e 44,2 nm. Assim, nota-se certa independência dos valores em função do tempo de tratamento. O valor da energia de band gap da amostra g-C3N4 foi de 3,0 eV, o que mostra uma pequena variação em relação a literatura. Por outro lado, todas amostras de WO3 apresentaram Eg = 3,5 eV, mostrando novamente uma independência ao tempo de tratamento utilizado e uma pequena variação em relação a literatura. Desta forma, conclui-se que as rotas utilizadas foram eficientes na obtenção dos materiais desejados, onde diferentes tempos de tratamento usados nas sínteses de WO3 resultaram em diferentes fases cristalinas. Adicionalmente, de acordo com a literatura e o resultados obtidos neste trabalho, observou-se que os materiais obtidos possuem propriedades promissoras para serem aplicados na fotodegradação de contaminantes orgânicos.