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Title: Estudo da atividade fotocatalítica e fotoluminescente de filmes multicamadas de CuO/ZnO depositados por spin coating
Authors: Nascimento, Girlene Gonçalves do
Keywords: Óxido de zinco;Óxido de cobre;Precursores poliméricos;Fotocatálise;Fotoluminescência;Filmes finos
Issue Date: 19-Jul-2019
Citation: NASCIMENTO, Girlene Gonçalves do. Estudo da atividade fotocatalítica e fotoluminescente de filmes multicamadas de CuO/ZnO depositados por spin coating. 2019. 112f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Estudos recentes investigam uma nova classe de materiais inorgânicos que surge como uma opção promissora em aplicações de alto desempenho no campo da fotoluminescência e da fotocatálise. O desenvolvimento de materiais tem aberto novas perspectivas para a produção de dispositivos com propriedades fotoluminescentes e fotocatalíticas altamente eficientes, os quais têm apresentado especial relevância no combate à poluição de efluentes decorrentes da atividade industrial. Dentre os materiais promissores de interesse tecnológico se destacam os semicondutores ZnO e CuO, os quais apresentam bom desempenho em propriedades ópticas e fotocatalíticas. Neste trabalho, resinas de óxido de zinco e óxido de cobre foram sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos, sendo depositadas em multicamadas, por meio da técnica de spin coating, em substrato de silício. As resinas, foram depositadas em 6 camadas ZnO/CuO; CuO/ZnO; CuO/CuO e ZnO/ZnO e tratadas termicamente a 400ºC e 500ºC. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção óptica UV-vis, microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG) e espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS). Os resultados da análise de raios X das amostras de filmes confirmam que não houve interação química suficiente para formação de fases secundárias entre os óxidos, ou seja, as multicamadas foram formadas. Os espectros de absorção óptica por UV-vis caracterizaram os filmes finos como semicondutores, indicando “gap óptico” entre 1,53 eV a 3,35 eV. A microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEVFEG) mostra que os filmes são homogêneos e apresentam poros com média de 25nm. As emissões fotoluminescentes dos filmes em multicamadas sofreram alteração devido a diminuição da recombinação eletrônica, já os filmes puros apresentam um modelo banda larga característicos do relaxamento multifótons. Os resultados de degradação do corante azul de metileno mostram que os filmes puros apresentam uma capacidade diminuída em relação aos filmes em multicamadas; e que o aumento da temperatura de calcinação e o aumento da rugosidade melhoram o desempenho fotocatalítico dos filmes. As amostras em multicamadas CUZN400 e CUZN500 tiveram capacidade de degradar 98% do corante em 120 minutos de exposição solar sem adição de nenhum reagente para melhorar a capacidade fotocatalítica.
Abstract: Recent studies investigate a new inorganic materials class which appears as a promising option for high performance applications in photoluminescence and photocatalysis field. Material development has opened new prospects of development photoluminescence and photocatalysis devices highly efficient which presented a particular relevance for reduction of effluent pollution from both industrial sources. Among the promising technological applications materials, the semiconductors ZnO and CuO stand out, due to a good performance of photocatalytic and optical properties. In this work, zinc oxide and copper oxide resins have been synthesized by polymeric precursors method, being deposited in multilayers on a silicon substrate, using the spin coating technique. The resins have been deposited in 6 layers ZnO/CuO; CuO/ZnO; CuO/CuO and ZnO/ZnO and, they have been heattreated with temperatures 400ºC and 500ºC. The specimens were characterized by Xray diffraction (DRX), UV/VIS spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy with field emission (MEV-FEG) and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). The results of the X-ray analysis confirmed that there has been insufficient chemical interaction to form secondary stages among the oxides, in other words, multilayers have been formed. Absorption spectra UV/VIS characterized the thin as semiconductors, indicating optical gap from 1,53 eV to 3,35 eV. Scanning electron microscopy with field emission (MEV-FEG) showed films are homogenous and presented average pore size 25nm. Photoluminescent films emissions in multilayers change due to a decrease on the electronic recombination. Results of degradation from the cationic dye methylene blue show that pure films presents a diminished capacity compared to the films in the multilayers; and calcination at rising temperature and the increased of roughness improving catalytic performance of the films. The samples at multilayers CUZN400 and CUZN500 possessed the capability to degrade 98% of the blue dye in 120 minutes of sun exposition without addition of any other reagent to improve the photocatalytic capacity.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27924
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