Síntese e caracterização do eletrodo de ?-Fe2O3/rGO para aplicação em fotoeletrocatálise

• Main Author: Vanildo Souza Leão Neto
• Other Authors: Luiz Henrique Dall'Antonia .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química. 2015
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000201146

A fotoeletrocatálise vêm sendo investigada devido a sua alta eficiência na remoção de contaminantes orgânicos na busca da mineralização destes poluentes. A hematita (?-Fe2O3) é um semicondutor considerado promissor para este processo. A ?-Fe2O3, semicondutor do tipo-n, possui uma energia de band-gap de 2,2 eV (região da luz visível). Sua atividade fotocatalítica é diminuída por alguns fatores, como o tamanho das partículas ou defeitos na sua estrutura, por exemplo. Umas das alternativas para a melhora destas características é a realização da dopagem pela modificação de sua estrutura eletrônica. O óxido de grafeno reduzido (rGO) exerce uma importante função para a melhora desta atividade fotocatalítica do semicondutor. O rGO, sintetizado pelo método de Hummers modificado seguida pela redução por via química, e ?-Fe2O3, por purpose built materials, PBM, foram depositados sobre ITO pela técnica Layer by Layer (LbL) com 1 e 4 camadas. Estes filmes foram caracterizados por diversas técnicas estruturais, como DRX,TGA/DTA, MEV, FT-IR, Raman, entre outras. Além disso, os filmes foram caracterizados pelas técnicas eletroquímicas para determinação da fotocorrente e área eletroativa. O filme que apresentou a maior fotocorrente foi o 4-rGO/Fe2O3 900 ºC com 2,15 µA.cm-2. Já a maior área eletroativa foi o filme com 4-rGO/Fe2O3 750 ºC com 1,48 cm2. Os materiais foram utilizados na descoloração dos corantes alaranjado de metila e azul de metileno. O eletrodo que apresentou a melhor atividade catalítica na descoloração de ambos os corantes foi o 4-rGO/Fe2O3 900 ºC com kobs = 6,10x10-3 min-1 e 11,90x10-3 min-1 para os corantes alaranjado de metila e azul de metileno, respectivamente. === The photoelectrocatalysis has been investigated due to their very high efficiency in removing organic contaminants in search of mineralization of pollutants. The hematite (?-Fe2O3) a semiconductor is considered promising for this process. The ?-Fe2O3, n-type semiconductor, has a band-gap energy of 2.2 eV (visible light region). Its photocatalytic activity is decreased by some factors, such as the size of particles or defects in its structure, for example. One of the alternatives for the improvement of these characteristics is the realization of doping by modifying its electronic structure. The reduced graphene oxide (rGO) has an important function for improvement of the photocatalytic activity of the semiconductor. rGO, synthesized by the modified Hummers? method followed by reduction chemically, and ?-Fe2O3, by purpose built materials, PBM, were deposited on ITO by Layer by Layer (LbL) technique with 1 to 4 layers. These films were characterized by various structural techniques such as XRD, TGA/DTA, SEM, FT-IR, Raman spectroscopy, and others. Moreover, the films were characterized by electrochemical techniques to determine the photocurrent and electroactive area. The film with the highest photocurrent was the 4-rGO/Fe2O3 900 °C with 2.15 ?A.cm-2. Already the largest electroactive area was the film with 4-rGO/Fe2O3 750 °C with 1.48 cm2. The materials were used in the decolorization of dyes methyl orange and methylene blue. The electrode showed the best catalytic activity in discoloration of both dyes was the 4-rGO/Fe2O3 900 °C with kobs = 6,10x10-3 min-1 and 11,90x10-3 min-1 for the methyl orange and methylene blue dyes, respectively.