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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Ciência e Engenharia dos Materiais (21001014024P6)
IMPACTO DO pH SOBRE AS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS, MORFOLÓGICAS, ÓPTICAS E FOTOCATÁLITICAS DO COMPOSTO ZnO DOPADO COM Fe, Co e La
ADRIANO SANTANA SOARES
TESE
26/05/2023

Nanoestruturas de Óxido de Zinco (ZnO) têm sido amplamente estudadas devido as suas propriedades catalíticas, optoeletrônicas, elétricas e atividade biológica. Uma imensa variedade de nanoestruturas de ZnO (nanobastões, nanofios, nanofitas, nanodiscos e nanofolhas) pode ser sintetizada por diferentes métodos como sol-gel, co-precipitação, solvotérmico. A literatura vem demostrando que as aplicações do ZnO estão fortemente ligadas à morfologia das nanoestruturas que podem ser afetadas pelos parâmetros de síntese, como o pH e dopagem com Metais de Transição e íons de Terras Raras. Nesse contexto, essa tese tem o objetivo de investigar o efeito do pH sobre as propriedades estruturais, morfológicas, ópticas, bem como o desempenho fotocatalítico de nanoestruturas de ZnO dopadas com Metais de Transição e Terras Raras: [Ferro (Fe), Cobalto (Co) e Lantânio (La)]. No Capítulo 1, será apresentado uma breve revisão bibliográfica sobre a estrutura cristalina do ZnO e os possíveis defeitos estruturais encontrados em compostos a base desse semicondutor. Além disso, será apresentado o estado da arte sobre o efeito da dopagem em nanoestruturas de ZnO, importância da fotocatálise para a remediação ambiental, corantes e fármacos. No capítulo 2, serão apresentados os resultados sobre o efeito do pH (3, 6 e 9) sobre as propriedades vibracionais, morfológicas, ópticas e eletrônicas de nanoestruturas de ZnO puras e dopadas com 2 % de cátions de Fe3+ sintetizadas pelo método sol-gel. Os resultados demostraram que a dopagem e o pH modifica as propriedades vibracionais, morfológicas, ópticas e elétricas no composto sintetizado. No Capítulo 3, são mostrados e discutidos os resultados sobre a influência do pH nas propriedades estruturais, morfológicas, texturais, óticas assim como, no desempenho fotocatalítico para a degradação do fármaco Ibuprofeno do composto Zn1-xCoxO, (x = 0,00 e 0,05) sintetizado pelo método de co precipitação. Foi demonstrado que o crescimento das estruturas de ZnO são fortemente influenciados pelo pH, que a substituição dos íons Co2+ nas posições intersticiais da estrutura hexagonal do ZnO causou um aumento nos parâmetros de rede. Além disso, a resposta fotocatalítica usando o fármaco Ibuprofeno sob irradiação UV se mostrou mais eficiente em condições controladas de H2O2. No Capítulo 4 são detalhados resultados impactantes sobre a resposta fotocatalítica para o fármaco Ciprofloxacina e o corante Azul de Metileno de nanoestruturas de ZnO dopadas com 3% de cátions de La3+ sintetizadas pelo método de co-precipitação para os valores de pH: 8, 9, 10, 11e 12. Os resultados confirmaram a importância do pH no controle da morfologia, propriedades texturais, ópticas e sobre o desempenho fotocatalítico dos compostos analisados.

ZnO;pH;Fotocatálise;Nanoestruturas.
Zinc oxide nanostructures (ZnO) has been widely studied due to their catalytic, optoelectronic, electric, and biological activity properties. An immense variety of nanostructures of ZnO (nanorods, nanowires, nanodisks and nanoflowers) can be synthesized by different methods such as sol-gel, co-precipitated, solvothermal. Literature has been showing that ZnO applications are strongly linked to the morphology of nanostructures that can be affected by synthesis parameters, such as pH and doping with transition metals and rare lands. In this context, this thesis aims to investigate the effect of pH on structural, morphological, optical, as well as photocatalytic performance of nanostructures of ZnO doped with transition and rare earth: [Iron (Fe), Cobalt (Co) and Lanthanum (La)]. In Chapter 1, a brief bibliographic review of the ZnO crystalline structure will be presented and the possible structural defects found in ZnO-based compounds. In addition, the state of the art will be presented on the effect of doping in ZnO nanostructures, importance of photocatalysis for environmental remediation, dyes, and drugs. In Chapter 2, the results of the pH effect (3, 6 and 9) will be presented on vibrational, morphological, optical, and electronic properties for pure ZnO nanostructures and doped with 2 % Fe3+ cations synthesized by the Sol-Gel method. The results showed that doping and pH are important parameters to control changes in vibrational, morphological, optical, and electrical properties in the synthesized compound. In Chapter 3, the results on the influence of pH on structural, morphological, textural, optical, as well as photocatalytic performance for the degradation of the Ibuprofen drug of compound Zn1-xCox, (x = 0.00 and 0.05) synthesized, are shown. by the co-precipitated method. It has been shown that the growth of ZnO structures is strongly influenced by pH, that the replacement of Co2+ ions in the interstitial positions of the ZnO hexagonal structure caused an increase in network parameters. In addition, the photocatalytic response using the Ibuprofen drug under UV irradiation was more efficient under controlled H2O2 conditions. Chapter 4 are detailed impactful results about the photocatalytic response for the ciprofloxacin drug and the blue nanostructures of doped nanostructures with 3 % La3+ cations synthesized by the co-precipitation method for pH values: 8, 9, 10, 11e 12. The results confirmed the importance of pH in the control of morphology, textural, optic properties and the photocatalytic performance of the compounds analysed.
ZnO;pH;Photocatalysis;Nanostructures.
1
202
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
O trabalho possui divulgação autorizada
Tese versão final-PPGCM - Adriano.pdf

Contexto

MATERIAIS CERÂMICOS E FILMES
FILMES, SUPERFÍCIES E INTERFACES
DESENVOLVIMENTO DE NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS E SEMICONDUTORAS CO-DOPADAS COM METAIS DE TRANSIÇÃO E TERRAS RARAS PARA APLICAÇÕES FOTOCATALÍTICAS

Banca Examinadora

RAMON RAUDEL PENA GARCIA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
RAMON RAUDEL PENA GARCIA Docente - PERMANENTE
JOSY ANTEVELI OSAJIMA FURTINI Docente - PERMANENTE
YUSET GUERRA DAVILA Participante Externo
FRANCISCA PEREIRA DE ARAUJO Participante Externo
BARTOLOMEU CRUZ VIANA NETO Docente - PERMANENTE
MARCOS GOMES GHISLANDI Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Chamada CNPq Nº 04/2021 Bolsas de Produtividade em Pesquisa 29

Vínculo

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Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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