Otimização de fotocatalisadores baseados em ZnO para tratamento de água: abordagens de dopagem e heteroestrutura.
ZnO, dopagem, heteroestrutura, hidrotermal assistido por micro-ondas, Nb, Ag3PO4.
A poluição da água é um desafio ambiental crescente, exigindo métodos eficientes e sustentáveis para sua purificação. A fotocatálise heterogênea, baseada na ativação de semicondutores como o ZnO por radiação, destaca-se pela capacidade de degradar contaminantes por meio da geração de espécies reativas. Para otimizar o uso do ZnO como fotocatalisador, estratégias como a dopagem e a formação de heteroestruturas têm sido investigadas. Nesta tese, o ZnO foi inicialmente otimizado por meio da dopagem com Nióbio (Nb), em que a desordem e a distorção aumentada devido a inserção dos íons Nb, criou defeitos que reduziram o crescimento das partículas e influenciaram as propriedades fotocatalíticas e fotoluminescente do material. Em relação à fotocatálise sob radiação solar, todas as amostras dopadas exibiram melhor eficiência do que o ZnO puro e a dopagem com 1% foi considerado o melhor fotocatalisador, atingindo 93,8% (azul de metileno) e 88% (violeta cristal) de degradação após 25 minutos para a mistura de corantes catiônicos. Além disso, o estudo investigou o efeito da formação de heteroestrutura ZnO/Ag3PO4 nas propriedades fotocatalíticas sob radiação visível e solar, frente aos corantes catiônicos e também frente ao alaranjado de metila. Os resultados fotocatalíticos indicam que as heteroestruturas apresentam responsividade tanto aos corantes catiônicos quanto aos aniônicos, com maior eficiência para os catiônicos, em que 30 minutos sob luz solar foram suficientes para a degradação de 99% da mistura (azul de metileno e violeta cristal). Assim, as técnicas de dopagem e heteroestrutura mostraram-se eficientes, pois permitem a ativação do ZnO sob luz solar e contribuem significativamente para o aumento da eficiência fotocatalítica.