ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Materiais
Autores
Ferreira, E. (UFOPA) ; Torres, E. (UFOPA) ; Lima, E. (UFOPA) ; Silva, A. (UFOPA) ; Pocrifka, L. (UFAM) ; Rebelo, Q. (UFOPA)
Resumo
O fotocatalisador espinélio ZnCo2O4 foi sintetizado via sol-gel proteico e caracterizado por difração de raios-X e foram aplicadas para atividade fotocatalítica da degradação do corante orgânico azul de metileno sob radiação UV.
Palavras chaves
espinélio; degradação; azul de metileno
Introdução
Na ciência do estado sólido, os óxidos com estruturas de espinela são compostos bastantes estudados devido à sua ampla gama de aplicações, tais como catalisador heterogêneo, redução de várias moléculas orgânicas, e as propriedades de detecção. Óxidos semicondutores com estrutura de espinélio têm sido relatado por exibir alto desempenho fotocatalítico. O espinélio ZnCo2O4 tem despertado muito interesse devido às suas potenciais aplicações em sensores de gás, material ânodo e como eletrocatalisador para reação de evolução O2 (Vijayanand et al, 2011) Partículas de ZnCo2O4 raramente têm sido relatados em estudos de atividade fotocalítica ou fotodegradação. Portanto este trabalho descrever um método simples de síntese de partículas de ZnCo2O4 (Wei et al, 2007) para aplicação na atividade fotocatalítica na degradação do corante orgânico azul de metileno sob radiação UV.
Material e métodos
As partículas de ZnCo2O4 foram obtidas pelo método de sol-gel protéico, utilizando uma solução A com 30 ml de água destilada e 1,4 g de colágeno hidrolisado a 40o C sob agitação constante, em seguida foram adicionados 0,71g de Zn(NO3)2 sob agitação constante durante 20 minutos a 40 oC. Uma outra solução B com 30 ml de água destilada e 1,4 g de colágeno hidrolisado a 40o C sob agitação constante, em seguida foram adicionados 0,71g de Co(NO3)2 sob agitação constante durante 20 minutos a 40 oC. Em seguida as duas soluções são misturas em béquer a a 40o C sob agitação constante durante 30 minutos. Em seguida a solução é colocada para secar em estufa por um período de 48 horas, seguido de maceração o material foi divido em três alíquotas e colocado em mufla para calcinar a 550, 650 e 750o C durante 3 horas. Os padrões de DRX foram registados em um difratometro da PanAnalitical com radiação Cu Kα (λ= 0,15418 nm) e os testes para atividade fotocalitica foram avaliadas através de medições da decomposição da solução aquosa de azul de metileno, utilizando uma lâmpada de 250 W com comprimento de onda curto (UV) que está a uma distância de 15 cm de um béquer de 100 mL arrefecido com água que flui em uma jaqueta de vidro cilíndrica. Para o teste foi adicionado 10 mg de pó catalisador para 80 mL de solução de azul de metileno a 10 ppm. Antes da irradiação a suspensão foi magneticamente agitada no escuro durante 30 minutos para assegurar o estabelecimento do equilíbrio da adsorção/dessorção. As suspensões foram mantidas sob agitação constante durante a irradiação e alíquotas de 4 mL foram retiradas em intervalos de tempos, centrifugados para a remoção de partículas remanescentes. A concentração do corante em cada amostra degradada foram determinada em um espectrofotômetro UV/Vis
Resultado e discussão
Nos difratogramas das amostras calcinadas em três diferentes temperaturas
(550, 650 e 750 oC) temos que para os difratogramas de 550 e 650 oC é
possível observar um pico em 28,6o relacionado a uma fase de sílica oriunda
colágeno hidrolisado (comestível) utilizado na síntese e os outros picos
correspondem a fase de espinélio ZnCo2O4 (ICSD: 73758). Já o difratograma
para amostra calcinada a 750 oC temos que todos os picos difratados
correspondem a uma única fase de espinélio ZnCo2O4.
A degradação fotocatalítica da solução com o corante azul de metileno foi
medida em função do tempo de irradiação na presença dos catalisadores
preparados ZnCo2O4 a 550, 650 e 750 oC. A degradação fotocatalítica da
reação é de primeira ordem, confirmado pelas transformações lineares de ln
(C/C0) versus tempo. Ambos apresentaram uma boa atividade de degradação para
o tempo de 90 minutos. Guo et al (2014), tornou a solução de azul de
metileno incolor usando microesferas de ZnCo2O4 como catalizador em 180
minutos. O catalisador calcinado a 550 oC apresentou maior atividade de
degradação.
Conclusões
Em resumo, temos sintetizado com sucesso partículas de ZnCo2O4 microesferas via sol-gel proteico e depois caracterizado por medidas de DRX. Os resultados mostram que o maior grau de pureza das amostras é para o produto obtido a temperatura de 750 oC. Sob iluminação UV a atividade na degradação fotocatalítica de azul de metileno foi maior para amostra calcinada a 550 oC. Este trabalho descrever resultados prévios de uma forma simples de sintetizar materiais na forma de espinélio para estudos de atividades fotocalíticas e tratamento avançado de poluições ambientais.
Agradecimentos
Ao Laboratório de Tecnologia da Madeira (LTM) da Universidade Federal do Oeste do Pará e ao Laboratório de Eletroquímica e Energia (LEEN) da Universidade Federal do A
Referências
Guo H., Chen J., Weng W., Wang Q., Li S., Facile template-free one-pot fabrication of ZnCo2O4 microspheres with enhanced photocatalytic activities under visible-light illumination Chemical Engineering Journal 239 (2014) 192–199.
Chi B., Li J., Yang X., Lin H., Wang N., Electrophoretic deposition of ZnCo2O4 spinel and its electrocatalytic properties for oxygen evolution reaction, Electrochim. Acta 50 (2005) 2059–2064.
Vijayanand S., Joy P.A., Potdara H.S., Patil D.,Patil P., Nanostructured spinel ZnCo2O4 for the detection of LPG, Sensors and Actuators B 152 (2011) 121–129.
Wei X., Chen D., Tang W., Preparation and characterization of the spinel oxide ZnCo2O4 obtained by sol-gel method. Materials Chemistry and Physics 103 (2007) 54- 58.
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