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Title: Síntese de Hidróxido de Índio (III) substituído parcialmente por Zn+2 com propriedades fotocatalíticas e Ag+ com propriedades bactericidas
Authors: Tavares, Mara Tatiane de Souza
Keywords: Hidróxido de índio (III);Zinco;Prata;Atividade fotocatalítica;Atividade bactericida;Micro-ondas
Issue Date: 26-Jul-2016
Citation: TAVARES, Mara Tatiane de Souza. Síntese de Hidróxido de Índio (III) substituído parcialmente por Zn+2 com propriedades fotocatalíticas e Ag+ com propriedades bactericidas. 2016. 106f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: Atualmente vem sendo investigada uma nova classe de materiais inorgânicos que surgem como uma opção promissora com alto desempenho em diferentes aplicações, tais como fotocatalíticas e bactericidas. O Hidróxido de Índio (III) é um semicondutor que apresenta bom desempenho em propriedades óticas e têm gerado intensas investigações para compreensão de novas aplicações. A dopagem de semicondutores com diferentes elementos é conhecida por afetar grandemente muitas das suas propriedades básicas. Para obter as propriedades desejadas, atualmente muitos pesquisadores estudam síntese de semicondutores puros e dopados, em uma grande variedade de materiais. Neste trabalho, estruturas cristalinas de hidróxido de índio puro e dopado com íons de zinco e íons de prata foram sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas (HM) utilizando patamar de tratamento hidrotérmico de 30 minutos. As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), fotoluminescência (FL) e espectroscopia UV-visível (UV-vis). Para verificar a aplicabilidade foram realizados nas amostras de In1-x(OH)3Znx teste fotocatalítico e nas amostras de In1-x(OH)3Agx teste bactericida. Os resultados de difração de raios-X confirmaram a formação da fase cúbica de In(OH)3, mesmo com o teor máximo de dopantes (0,04 de Zn+2 e 0,04 de Ag+). Imagens de MEV mostraram que as amostras de In(OH)3 puro exibe morfologia na forma de cubos com diferentes tamanhos de partículas, já nas amostras dopadas com íons de Zn+2 e Ag+ houve alterações significativas na morfologia apresentando compostos agregadas com diferentes tamanhos de partículas. Os espectros de fotoluminescência apresentaram diminuição na intensidade com o aumento da concentração de íons de Zn+2 na matriz hospedeira, já as amostras dopadas com 0,02 e 0,04 de íons de Ag+ apresentam um desvio para o vermelho. Os espectros de reflectância de UV-vis indicaram que a dopagem com íons de Zn+2 e Ag+ causaram uma diminuição na banda de gap com o aumento da dopagem de 0 para 0,04 de Zn+2/Ag+. No teste fotocatalítico das amostras de In1-x(OH)3Znx (x=0,04) o corante rodamina B (RhB) degradou em apenas 16 minutos sob irradiação UV. As amostras do In(OH)3 puro degradaram o corante após 30 minutos sob irradiação UV. Estes resultados indicaram que, mesmo sem qualquer dopagem, a eficiência desse semicondutor na fotodegradação do rodamina B (RhB) é alta. A atividade bactericida das amostra de In1-x(OH)3Agx foi avaliada utilizando bactérias Gram negativa (Escherichia coli) e bactérias Gram positivas (Staphylococcus aureus). A presença de uma zona de inibição indica claramente o efeito antibacteriano das amostras dopadas com Ag+ para ambos os tipos de bactérias (E. coli e S. aureus), enquanto as amostras de In(OH)3 puro não apresentam qualquer efeito antibacteriano.
Abstract: Currently is being investigated a new class of inorganic materials occurring as a promising option with high performance in different applications, such as photocatalytic and bactericidal. The Hydroxide of Indium (III) is a semiconductor that performs well in optical properties and have generated intense research to understand new applications. The doping of semiconductors with different elements is known to greatly affect many of their basic properties. To obtain the desired properties, currently many researchers study synthesis of pure semiconductors and doped, in a the wide variety of materials. In this work, crystal structures of pure indium hydroxide and doped zinc ions and silver ions were synthesized by hydrothermal method assisted by microwave (MAH) using hydrothermal treatment level of 30 minutes. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, with field emission (SEM-FEG), photoluminescence (PL) and UV-visible (UV-vis). To verify the applicability were conducted on samples In1-x(OH)3Znx photocatalytic test and samples the In1-x(OH)3Agx bactericidal test. The results of X-ray diffraction confirmed the formation of cubic phase of In(OH)3 even with the maximum level of doping (0,04 Zn2+ and 0,04 Ag+). SEM pictures showed that the samples of pure In(OH)3 exhibits morphology in the form of cubes with different sizes of particles, since at the samples doped with Zn2+ and Ag+ ions were no significant changes in morphology compounds having aggregate with different sizes of particles. The photoluminescence spectra show decrease in intensity with increased concentration of Zn2+ ions in the host matrix, since the samples doped with 0,02 and 0,04 Ag+ ions have a redshift. The reflectance spectra of UV-vis indicated that doping with Zn2+ and Ag+ ions caused a decrease in the band gap with increasing doping of 0 to 0,04 Zn2+/Ag+. In the photocatalytic test sample of In1-x(OH)3Znx (x=0,04) the rhodamine dye (RhB) degraded in about 16 minutes under UV irradiation. The samples pure In(OH)3 dye degraded after 30 minutes under UV irradiation. These results indicated that even without doping, the efficiency of this semiconductor in photodegradation of rhodamine B (RhB) is high. The bactericidal activity of the sample In1-x(OH)3Agx was evaluated using Gram negative bacteria (Escherichia coli) and Gram positive (Staphylococcus aureus). The presence of a zone of inhibition clearly shows the antibacterial effect of Ag+ doped samples for both types of bacteria (E. coli and S. aureus), while samples of pure In(OH)3 show no antibacterial effect.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22682
Appears in Collections:PPGCEM - Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais

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