Programa de Pós-Graduação em Nanociência, Processos e Materiais Avançados

A Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Nanociência, Processos e Materiais Avançados (PPGNPMat) – campus Blumenau tem a satisfação de convidar a comunidade acadêmica para assistir à Banca de Defesa de Mestrado do PPGNPMat, conforme segue:

O discente Luiz Fernando Keller realizará a sua defesa de dissertação de mestrado do PPGNPMat. A dissertação será defendida no dia 15 de fevereiro de 2023 às 13h30min  na Universidade Federal de Santa Catarina, campus Blumenau, Bloco A – Sala A304 (lista de presença) e tem como título: Síntese e caracterização de um fotocatalisador para aplicação na degradação de compostos recalcitrantes. O trabalho foi orientado pelo Prof. Dr. Eduardo Zapp.

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Resumo: As diversas aplicações do uso d’água acarretam sua poluição, e consequentemente na saúde dos seres vivos. O abastecimento de água potável à população geral continua um desafio, agravado pelos contaminantes encontrados, muitos dos quais, recalcitrantes. Os compostos recalcitrantes assim são chamados, pois os tratamentos d’água convencionais não são efetivos para sua completa degradação. Apoiando?se nesta preocupação, o objetivo principal deste trabalho foi a obtenção de um fotocatalisador heterogêneo não disperso a partir de uma placa de cobre para degradação do azul de metileno. Para isso, escolheu?se como método de fabricação a anodização, aplicando?se um potencial de ?200 mV por 300 s, em função da sua reprodutibilidade e possibilidade de fabricação de óxido de cobre de elevada área superficial. Caracterizando o material através da voltametria cíclica, observou?se que as energias de banda de condução e valência estavam em ?4,02 eV e ?5,99 eV, respectivamente, com band gap de 1,97 eV, além de serem observados os comportamentos de oxidação e redução do cobre. A espectroscopia de impedância eletroquímica demonstrou diminuição da resistência de transferência de carga medida na incidência de luz visível em relação ao cenário escuro, além de fornecer os tempos de recombinação dos pares elétron-buraco, sendo 1,73 ms para o tempo de vida aparente e 0,85 ms para a constante de tempo característica. Através da espectroscopia de impedância eletroquímica resolvida por energia plotou?se o gráfico de Mott?Schottky e obteve?se o potencial de banda plana de 1,57 V vs. Ag/AgCl e foi possível caracterizar o fotocatalisador como tipo misto p e n e calculou?se a concentração de portadores de carga, na ordem de 1021 cm-3. Além disso, foi possível obter o band gap ao analisar o inverso da resistência (R-1) em função do potencial aplicado, e assim obteve?se o valor de 1,93 eV. Aplicando?se a espectroscopia de reflectância e plotando?se o gráfico de Tauc obteve-se o band gap óptico de 1,57 eV. Pela espectroscopia de fotoluminescência obteve?se o band gap de 2,02 eV. Os quatro valores de band gap obtidos são coerentes entre si, além de estarem de acordo com outros valores obtidos na literatura. Também foram realizadas medidas de fotocorrente, as quais mostraram atividade em potenciais catódicos e anódicos, reforçando a hipótese de característica mista do tipo p e n no material sintetizado. Através da microscopia eletrônica de varredura foi possível verificar a formação de nanoagulhas com diâmetro médio de 16,2±5,1 nm. Para verificar a fotoatividade foram realizados diversos testes de fotodegradação do azul de metileno em diversas condições operacionais, onde os melhores resultados foram observados na presença de luz solar simulada e com a adição de 1,5 % (m/v) de H2O2, alcançando 98,1% de degradação em 60 minutos. Foram obtidos resultados ótimos de reusabilidade (em 5 ciclos, degradação de 98,8% para 97,3%), e estabilidade (com degradação de 98,8% no dia 0 e 98,5% após 60 dias). Os resultados obtidos foram satisfatórios, apesar da baixa fotoatividade nas condições desejadas (sem adição de H2O2), podendo ser esta em decorrência da baixa área superficial do substrato utilizado e/ou dos estados de defeitos presentes. Por fim, conclui-se que o semicondutor misto de CuO e Cu2O é um promissor candidato à fotocatálise de compostos orgânicos recalcitrantes.

Linha de pesquisa: Materiais, Processos e Transformações

Orientador: Prof. Dr. Eduardo Zapp

Laboratório(s): B113 – Laboratório de Química Analítica e Físico-Química (LABQA)
Laboratório de Caracterização Microestrutural (LCM) – UFSC Trindade
B019 – Laboratório de Nanoestruturas Optoeletrônicas (LabNanO)