O acesso a água limpa é um desafio global, isto porque a fontes de águas naturais de países em desenvolvimento possuem alta concentração de poluentes orgânicos, metais pesados, contaminantes microbiológicos e mais recentemente partículas de micro plásticos[1,2]. Tais contaminantes geram impactos negativos à saúde humana e até podem induzir diferentes doenças devido à sua toxicidade, acumulação, mutagenicidade e até carcinogenicidade. Além disso, corantes orgânicos devido à sua alta dissolubilidade e baixa biodegradabilidade dificilmente são degradados por métodos tradicionais de purificação[3]. Portanto, a busca por materiais funcionais e o desenvolvimento de tecnologias de descontaminação eficientes e econômicas ainda é um tema importante e necessário na sociedade. Nesse contexto, a fotocatálise heterogênea é uma técnica promissora para a remoção de poluentes da água e ambientalmente amigável. Sendo assim, a resposta catalítica de vários materiais tem sido estudada para avaliar o seu desempenho fotocatalítico[4]. Os nanocompósitos recebem destaque nessa área devido ao efeito sinergético resultante da junção de duas fases diferentes de materiais, podendo ser obtidos como, heteroesturura, heterojunção ou core-shell, permitindo uma versatilidade de propriedades e aplicações[5]. Uma limitação na fotocatálise heterogênea é a separação do material catalisador da água. Por isso, muitas vezes são produzidos óxidos magnéticos ou compósitos de materiais com nanopartículas magnéticas associados a um semicondutor, assim, com a aplicação de campos magnéticos estes materiais podem ser separados de forma simples[3,6]. Neste estudo, é proposta uma rota para a síntese de uma heteroestrutura de Disseleneto de Molibdênio e Óxido de Cobalto (II e III) (MoSe2/Co3O4). O MoSe2 é um dicalcogênico de metal de transição (TMD), destaca-se por ser um semicondutor intrínseco, possuir alta mobilidade de portadores de carga e apresentar band gap ajustável. O comportamento metálico ou semicondutor depende do arranjo atômico (H, T ou T’) e do número de camadas. No caso da estrutura hexagonal, ao longo da direção z forma-se um arranjo calcogênico-metal-calcogênico, que é considerado uma monocamada. Como as camadas são ligadas por ligações de van der Waal, as camadas podem ser esfoliadas mecanicamente desde o bulk até a obtenção de monocamadas[7, 8]. Porém tem seu desempenho fotocatalítico limitado pelos sítios ativos e recombinação de pares elétron-buraco fotogerado[7], sendo assim, a formação da heteroestrutura com outro semicondutor (Co3O4) é uma das maneiras de melhorar a atividade do catalisador, além de possibilitar a separação e reutilização do catalisador pela aplicação de campos magnéticos[9]. Para a obtenção dos materiais puros e da heteroestrutura foi utilizado o método hidro/solvotérmico assistido por microondas. A caracterização estrutural, microestrutural e as propriedades dos materiais foram investigadas utilizando técnicas de Difração de raios X, Espectroscopia Raman, Espectroscopia UV-vis e Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo. Para realização dos ensaios de fotocatálise foi utilizado como contaminante o corante azul de metileno (AM) (5mg/mL), sob irradiação de luz UV-C, alíquotas foram em intervalos de tempos diferentes, totalizando 120min e posteriormente centrifugadas e analisadas por espectroscopia UV-vis. Os resultados experimentais comprovaram a eficiência da técnica hidro/solvotermal na síntese dos materiais. Através das imagens de microscopia eletrônica foi possível observar a morfologia de nanofolhas de MoSe2 organizadas em esferas com tamanho médio entre 150-300 nm e nanocubos de Co3O4 com cerca de 100nm de aresta. A obtenção da fase estrutural hexagonal do MoSe2 com grupo espacial P63/mmc e a fase cúbica para o Co3O4 com grupo espacial Fd-3m também foram observadas. Os resultados fotocatalíticos revelaram que uma melhor adsorção e fotodegradação de azul de metileno (AM) foi alcançada com a heteroestrutura, alcançando uma eficiência de degradação de cerca de 83%, superior aos materiais puros sob as mesmas condições de irradiação de luz UV.
Referências:
[1] N. B. Singh, et al. Environ. Technol. Innov., vol. 11,187–240 (2018).
[2] M. Padervand, et al. Environ. Chem. Lett., vol. 18(3), 807–828 (2020).
[5] Amoresi, Rafael AC, et al. Journal of the European Ceramic Society 38.4, 1621-1631 (2018).
[6] Liang, Xu, et al. Journal of membrane science 573, 270-279 (2019)
Bem-vindo(a) aos Anais do VII NanoMat, evento organizado pela Pós-graduação em Nanociências e Materiais Avançados da Universidade Federal do ABC (UFABC) com o intuito de reunir e debater trabalhos desenvolvidos por alunos e pós-doutorandos em Materiais e áreas afins.
Comissão Organizadora
Pedro Alves da Silva Autreto
Andre Luiz Martins de Freitas
Aryane Tofanello
Comissão Científica
Ferramenta completa de submissão, avaliação e publicação de anais para eventos científicos.
