Estudo da influência do solvente de síntese nas propriedades fotoluminescentes e fotocatalíticas de nanocristais de óxido de cério
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Autores
Orientador
Simões, Alexandre Zirpoli 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Engenharia de Materiais - FEG
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Neste trabalho, focou-se na compreensão do efeito na morfologia e propriedades fotocatalíticas de nanocristais de CeO2 sintetizados usando diferentes solventes: acetona e etanol. O método de síntese foi o solvotérmico assistido por micro-ondas, para o qual foi utilizado 5,046g do reagente Ce(NO3)3.6H2O e as amostras obtidas foram caracterizadas morfológica, ótica e magneticamente. As construções de Wulff revelam um mapa de morfologias disponíveis e uma correspondência teórico-experimental com nanopartículas octaédricas obtidas por síntese usando etanol como solvente. Pela deconvolução dos
espectros fotoluminescentes obtidos, percebe-se que os nanocristais sintetizados em acetona apresentam maior contribuição de picos de emissão na região azul (~450nm), o que pode estar associado a uma maior concentração de Ce3+, originando defeitos de nível raso dentro da rede de CeO2, enquanto para as amostras sintetizadas em etanol, uma forte emissão laranja-vermelho (~595 nm) sugere que as vacâncias de oxigênio podem originar defeitos de nível profundo dentro da região de banda proibida. Além disso, a análise da degradação fotocatalítica de rodamina-B mostrou que o CeO2 sintetizado em acetona apresenta resposta superior em comparação com o sintetizado em etanol, o que pode estar associado a um aumento na desordem de curto/longo alcance dentro da estrutura do CeO2 sintetizado em acetona, causando a diminuição do valor de bandgap e facilitando a absorção de luz. A
estabilidade da superfície (100) nas amostras sintetizadas em etanol pode estar relacionada à sua inferior atividade fotocatalítica. Por fim, o mecanismo de atividade fotocatalítica foi proposto, sugerindo que as amostras sintetizadas em acetona tendem a ter uma menor recombinação de pares e- / h⦁, o que se reflete em sua maior resposta fotocatalítica. Concluiu-se, portanto, que, tratando-se das sínteses hidrotérmica e solvotérmica, assistidas ou não por micro-ondas, a variação do solvente de síntese pode provocar alterações nas propriedades dos nanocristais sintetizados.
Resumo (inglês)
In this study, we focused on understanding the effect of morphology and photocatalytic
properties of CeO2 nanocrystals synthesized using different solvents: acetone and ethanol.
Microwave-assisted solvothermal synthesis was used, and 5.046g of Ce(NO3)3.6H2O was
used as a reagent. The obtained samples were morphologically, optically, and magnetically
characterized. The Wulff constructions obtained reveal a map of available morphologies
and a theoretical-experimental match with octahedral nanoparticles obtained using ethanol
as a solvent. By the deconvolution of the photoluminescence spectra obtained, it was found
that nanocrystals synthesized in acetone show a higher contribution of emission peaks in
the blue region (~450nm), which may be associated with a higher concentration of Ce3+
,
originating shallow-level defects within the CeO2 lattice, while for samples synthesized in
ethanol, a strong orange-red emission (~595 nm) suggests that oxygen vacancies may
originate from deep-level defects within the optical bandgap region. In addition, the
analysis of the photocatalytic degradation of rhodamine-B showed that CeO2 synthesized in
acetone exhibits superior response compared to that synthesized in ethanol, which may be
associated with an increase in short/long-range disorder within the CeO2 structure
synthesized in acetone, causing the bandgap value to decrease facilitating light absorption.
The surface stability (100) in samples synthesized in ethanol may be related to their inferior
photocatalytic activity. Finally, a mechanism of photocatalytic activity was proposed,
suggesting that samples synthesized in acetone tend to have lower e-
/ h⦁ pair
recombination, which is reflected in their higher photocatalytic response. It was concluded,
therefore, that variations in the solvent used in the hydrothermal and solvothermal
syntheses, with or without microwave assistance, can cause changes in the properties of the
synthesized nanocrystals.
Descrição
Palavras-chave
Nanocristais de CeO2, Construções de Wulf, Síntese solvotermal assistida por micro-ondas, CeO2 nanocrystals, Wulff construction, Microwave-Assisted Solvothermal, Nanocristais, Nanotecnologia, Óxidos de Cério, Materiais nanoestruturados
Idioma
Português
