Síntese, caracterização e atividade fotocatalítica de nanoestruturas de ZnO
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i2.25373Palavras-chave:
Nanoestruturas; ZnO; Fotodegradação; Rodamina B.Resumo
Neste trabalho estudou-se a síntese, caracterização de nanoestruturas de ZnO utilizando diferentes agentes precipitantes na fotodegradação de rodamina B (Rh B) utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e de UV/Vis e medidas de potencial zeta. Os resultados indicaram a dependência da morfologia da temperatura de calcinação e do agente precipitante. A estabilidade coloidal desses nanomateriais foi afetada com a alteração da morfologia. Os resultados fotocatalíticos mostraram que as nanoestruturas de ZnO sintetizadas com NH4OH (98,98%) foram mais eficientes na degradação de Rh B do que as nanoestruturas de ZnO sintetizadas com NaOH (62,68%). Isso está relacionado ao fato de que nanopartículas de ZnO (NH4OH) deveriam apresentar maior densidade de defeitos eletrônicos do que ZnO (NaOH), produzindo níveis de energia entre os band gaps. Esses resultados estão potencialmente associados a uma combinação de fatores ópticos e geométricos que criam outros caminhos para a geração de pares elétron-buraco no nanocatalisador de ZnO precipitado com diferentes soluções alcalinas.
Referências
Ahmad, S., Abbas, H., Khan, M. B., Nagal, V., Hafiz, A. K., & Khan, Z. H. (2021). ZnO for stable and efficient perovskite bulk heterojunction solar cell fabricated under ambient atmosphere. Solar Energy, 216, 164-170.
Alvi, M. A., Al-Ghamdi, A. A., & Shakeerakhtar, M. (2017). Synthesis of ZnO nanostructures via low temperature solution process for photocatalytic degradation of rhodamine B dye. Materials Letter, 204, 12-15.
Arya, S. K., Saha. S., Ramirez-Vick, J. R., Gupta, V., Bhansali, S., & Singh, S. P. (2012). Recent advances in ZnO nanostructures and thin films for biosensor applications: Review. Analytica Chimicta Acta, 737, 1-21.
Awan, F., Islam, M. S., Ma, Y., Yang, C., Shi, Z., Berry, R. M., & Tam, K. C. (2018). Cellulose Nanocrystal–ZnO Nanohybrids for Controlling Photocatalytic Activity and UV Protection in Cosmetic Formulation. ACS Omega, 3(10), 12403–12411.
Cavalcante, L.A., Aum, Y. K. P. G., Rebelo, Q.H.F., & Pocrifka, L. A. (2019). Evaluation of ZnO synthesized by pechini method in the degradation of blue methylene. Brazilian Journal of Development, 5(5), 3619-3626.
Cao, M., Wang, F., Zhu, J., Zhang, X., Qin, Y., & Wang, L. (2017). Shape-controlled synthesis of flower-like ZnO microstructures and their enhanced photocatalytic properties. Materials Letters, 192, 1-4.
Giraldi, T. R., Swerts, J. P., Vicente, M. A., De Mendonça, V. R., Paris, E. C., & Ribeiro, C. (2016). Utilização de partículas de ZnO: Mn para a degradação do azul de metileno por processo de fotocatálise. Cerâmica, 62, 345-350.
Gomez-Solís, C., Ballesteros, J. C., Torres-Martínez, L. M., Juárez-Ramírez, I., Díaz Torres, L. A., Zarazua-Morin, M. E., & Lee, S. W. (2015). Rapid synthesis of ZnO nano-corncobs from Nital solution and its application in the photodegradation of methyl orange. Journal of Photochemistry and Photobiology A, 298, 49–54.
Gu, X., Edvinsson, T., Zhu, J. (2020). ZnO nanomaterials: strategies for improvement of photocatalytic and photoelectrochemical activities. In: Wang X, Anpo M, & Fu X (Eds.), Current Developments in Photocatalysis and Photocatalytic Materials (p. 231-244). Oxford: Elsevier.
Jeong, W. J., Kim, S. K., & Park, G. C. (2006). Preparation and characteristic of ZnO thin film with high and low resistivity for an application of solar cell. Thin Solid Films, 506-507, 180–183.
Kouhail, M., Elberouhi, K., Elahmadi, Z., Benayada, A., & Gmouth, S. A. (2020). Comparative study between TiO2 and ZnO photocatalysis: Photocatalytic degradation of textile dye. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 827, 012009.
Kumar, S., Dhiman, A., Sudhagar, P., & Krishnan, V. (2018). ZnO-graphene quantum dots heterojunctions for natural sunlight-driven photocatalytic environmental remediation. Applied Surface Science, 447, 802–815.
Kuo, C. L., Wang, C. L., Ko, H. H., Hwang, W. S., Chang, K., Li, W. L., & Wang, M. C. (2010). Synthesis of zinc oxide nanocrystalline powders for cosmetic applications. Ceramics International, 36(2), 693–698.
Lanje, A. S., Sharma, S.J., Ningthoujam, R.S., Ahn, J. S., & Pode, R. B. (2013). Low temperature dielectric studies of zinc oxide (ZnO) nanoparticles prepared by precipitation method. Advanced Powder Technology, 24(1), 331–335.
Liu, F. T., Gao, S. F., Pei, S. K., Tseng, S. C., & Liu, C. H. J. (2009). ZnO nanorod gas sensor for NO2 detection. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 40(5), 528–532.
Maia, G. A. R., Larsson, L. F. G., Viomar, A., Maia, E. C. R., De Santana, H., & Rodrigues, P. R. P. (2016). Aperfeiçoamento da produção de partículas de óxido de zinco para aplicação em células solares. Cerâmica, 62(361), 91-97.
Monteiro-Muñoz, M., Ramos-Ibarra, J. E., Rodrigues-Paez, J. E., Teodoro, M. D., Marques, G. E., Sanabria, A. R., & Coaquira, J. A. H. (2018). Role of defects on the enhancement of the photocatalytic response of ZnO nanostructures. Applied Surface Science, 448, 646–654.
Noreen, S., Khalid, U., Ibrahim, S. M., Javed, T., Ghani, A., Naz, S., & Iqbal, M. (2020). ZnO, MgO and FeO adsorption efficiencies for direct sky Blue dye: equilibrium, kinetics and thermodynamics studies. Journal of Materials Research and Technology, 9(3), 5881-5893.
Rusdi, R., Rahman, A. A., Mohamed, N. S., Kamarudin, N., & Kamarulzaman, N. (2011). Preparation and band gap energies of ZnO nanotubes, nanorods and spherical nanostructures. Powder Technology, 210(1), 18–22.
Salehi-Babarsad, F., Derikvand, E., Razaz, M., Yousefi, R., & Shirmardi, A. (2020). Heavy metal removal by using ZnO/organic and ZnO/inorganic nanocomposite heterostructures. International Journal of Analytical Chemistry, 100(6), 702-719.
Shetti, N. P., Bukkitgar, S. D., Reddy, K. R., Reddy, C. V., & Aminabhavi, T. M. (2019). ZnO-based nanostructured electrodes for electrochemical sensors and biosensors in biomedical applications. Biosensors and Bioelectronics, 141(15), 111417.
Shi, L., Naik, A. J. T., Goodall, J. B. M., Tighe, C., Gruar, R., Binions, R., & Darr, J. (2013). Highly Sensitive ZnO Nanorod- and Nanoprism-Based NO2 Gas Sensors: Size and Shape Control Using a Continuous Hydrothermal Pilot Plant. Langmuir, 29(33), 10603–10609.
Tian, C., Zhang, Q., Wu, A., Jiang, M., Liang, Z., Jiang, B., & Fu, H. (2012). Cost-effective large-scale synthesis of ZnO photocatalyst with excellent performance for dye photodegradation. Chemical Communications, 48(23), 2858-2860.
Walia, S., Weber, R., Balendhran, S., Yao, D., Abrahamson, J. T., Zhuiykov, S., & Kalantar-Zadeh, K. (2012). ZnO based thermopower wave sources. Chemical Communications, 48(60), 7462-7464.
Wang, L., Kang, Y., Liu, X., Zhang, S., Huang, W., & Wang, S. (2012). ZnO nanorod gas sensor for ethanol detection. Sensors and Actuators B: Chemical, 162, 237-243.
Wang, J., Yang, J., Li, X., Feng, B., Wei, B., Wang, D., & Song, H. (2015). Effect of surfactant on the morphology of ZnO nanopowders and their application for photodegradation of rhodamine. Powder Technology, 286, 269 -275.
Willander, M., Yang, L. L., Wadeasa, A., Ali, S. U., Asif, M. H., Zhao, Q. X., & Nur, O. (2019). Zinc oxidenanowires: controlled low temperature growth and some electrochemical and optical nano-devices. Journal of Materials Chemistry, 19(7), 1006–1018.
Zeng, P., Yu, H., Chen, M., Xiao, W., Li, Y., Liu, H., & Wang, X. (2020). Flower-like ZnO modified with BiOI nanoparticles as adsorption/catalytic bifunctional hosts for lithium-sulfur batteries. Journal of Energy Chemistry, 51, 21-29.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Maria Laura Della Costa Silveira; Nathalia Rodrigues da Silva; David Santos Souza Padovini; Angela Kinoshita; Fenelon Martinho Lima Pontes; Aroldo Geraldo Magdalena
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
