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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44872
ORCID: | ![]() |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Avaliação do efeito piezoelétrico no desempenho fotocatalítico de amostras de niobato de bismuto |
Alternate title (s): | Evaluation of the piezoelectric effect on the photocatalytic performance of bismuth niobate samples |
Author: | Nunes, Paulo Henrique Horta |
First Advisor: | Patrocínio, Antonio Otavio de Toledo |
First member of the Committee: | Lima, Renata Cristina de |
Second member of the Committee: | Pereira, Márcio César |
Summary: | Devido à vasta gama de impactos ambientais causados pelo uso desenfreado de combustíveis fósseis, a busca por fontes energéticas limpas vem se tornando cada vez mais relevante. Em especial, o aproveitamento da energia solar por meio da técnica de fotocatálise ganha destaque, por possibilitar a degradação de compostos poluentes e a produção de combustíveis limpos. A piezofotocatálise surge como um campo emergente neste contexto, possibilitando o aumento da eficiência fotocatalítica a partir da utilização de materiais piezoelétricos, capazes de gerar um campo elétrico a partir de perturbações mecânicas em sua estrutura, contribuindo para uma maior estabilização dos pares e-/h+. Desta maneira, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da ativação piezoelétrica sobre o desempenho fotocatalítico de amostras de niobato de bismuto (BiNbO4) sintetizadas pelo método hidrotérmico convencional. Os materiais foram preparados em diferentes valores de pH, partindo-se de quantidades estequiométricas de Bi(NO3)3.5H2O e oxalato amoniacal de nióbio que foram submetidas ao tratamento hidrotérmico a 200 °C e 24 horas e posterior calcinação a 500 e 700 °C. Os diferentes valores de pH utilizados na síntese dos materiais resultam na obtenção de diferentes fases cristalinas. À pH 8 e calcinação à 500 °C, observa-se a formação preferencial da fase a-BiNbO4. Já a 700 ºC uma mistura de fases entre a-BiNbO4 e Bi5Nb3O15 é observada. Os ensaios piezofotocatalíticos revelaram uma maior ativação piezoelétrica para a amostra pH 8 700 °C, que obteve um aumento de 96% na velocidade de degradação de azul de metileno em relação à fotocatálise convencional, assim como um aumento de cerca de oito vezes na velocidade de foto-oxidação de metanol. Análises de EPR revelaram que o mecanismo fotocatalítico primário de oxidação direta do substrato é majoritário na amostra, o que corrobora com os ensaios fotocatalíticos. Além disso, esta amostra também obteve 422% de aumento na velocidade de degradação do contaminante emergente fipronil, e uma produção de H2 de 130,64 umol.g-1.h-1, por via piezofotocatalítica, evidenciando a potencialidade do fotocatalisador para aplicações ambientais e energéticas. |
Abstract: | Due to the wide range of environmental impacts caused by the rampant use of fossil fuels, the search for clean energy sources has become increasingly relevant. In particular, the use of solar energy through the photocatalysis technique has gained prominence, as it enables the degradation of pollutant compounds and the production of clean fuels. Piezophotocatalysis surges as an emerging field in this context, enabling the increase in photocatalytic efficiency through the use of piezoelectric materials, capable of generating an electric field from mechanical disturbances in their structure, contributing to a greater stabilization of the e-/h+ pairs. Thus, the present work aims to evaluate the effect of piezoelectric activation on the photocatalytic performance of bismuth niobate (BiNbO4) samples synthesized by the hydrothermal method. The materials were prepared at different pH values, starting from stoichiometric amounts of Bi(NO3)3.5H2O and niobium ammonium oxalate that were subjected to hydrothermal treatment at 200 °C and 24 hours and subsequent calcination at 500 and 700 °C. At pH 8 and calcination at 500ºC, the preferential formation of the a-BiNbO4 phase is observed, while at 700ºC, a mixture of phases between a- BiNbO4 and Bi5Nb3O15 is obtained. Piezophotocatalytic tests revealed a higher piezoelectric activation for the pH 8 700 °C sample, which obtained a 96% increase in the degradation rate of methylene blue, compared to regular photocatalysis, as well as an increase of approximately eight times in the oxidation rate of methanol. EPR analyses revealed that the primary photocatalytic mechanism is the major activation pathway in the sample. In addition, this sample also exhibited a 422% increase in the degradation rate of the emerging contaminant fipronil, and an H2 production of 130.64 umol.g-1.h-1, via the piezophotocatalytic pathway, evidencing its potential for both environmental and energetic applications. |
Keywords: | BiNbO4, bismuth niobate, niobato de bismuto, produção de hidrogênio conversão de energia, piezofotocatálise, fotocatálise energy conversion hydrogen production photocatalysis piezophotocatalysis |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FOTO-QUIMICA INORGANICA |
Subject: | Química Hidrogênio - Análise Energia - Fontes alternativas Energia limpa |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
Quote: | NUNES, Paulo Henrique Horta. Avaliação do efeito piezoelétrico no desempenho fotocatalítico de amostras de niobato de bismuto. 2025. 73 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.79 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.79 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44872 |
Date of defense: | 14-Feb-2025 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos. ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos. |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Química |
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