Estabilidade Eletroquímica do sistema TiO2-CuO/Cu2O na degradação fotoeletrocatalítica do RB4
Data
2021-02-24
Autores
Nascimento, Josué Santos 
Orientadores
Rodrigues, Christiane de Arruda
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Nos tempos atuais, há uma grande demanda por produções industriais capazes de abastecer as necessidades da sociedade. Consequentemente, há uma crescente preocupação em busca de práticas sustentáveis e economicamente viáveis, pois o aumento na produção de bens de consumo acarreta em uma maior produção de resíduos e impactos ambientais. Na indústria têxtil, a produção de resíduos é um problema recorrente, pois a baixa aderência do corante têxtil ao tecido gera grandes volumes de efluentes que não recebem um tratamento adequado. Geralmente, a carga de corante extra não utilizada é lançada indevidamente em rios, sendo o corante uma substância cancerígena e mutagênica que pode afetar negativamente a fauna e a flora dos ecossistemas aquáticos. Dessa forma, os Processos Oxidativos Avançados (POA) surgiram como uma alternativa para amenizar o problema. Este processo consiste em usar um semicondutor energizado pela luz solar e/ou UV, gerando lacunas h+ na banda de valência que geram radicais hidroxilas a fim de degradar o corante têxtil. O semicondutor mais usado nesses processos é TiO2, material com baixa toxicidade e alta estabilidade fotoeletroquímica. Porém, ele possui alta taxa de recombinação das cargas fotogeradas e necessita de alta energia em função de seu amplo band gap (energia de banda proibida). Para que esse semicondutor possa ter sua eficiência melhorada, é necessário modificá-lo com óxidos de cobre ou outros compostos metálicos ou não. Deste modo, seu band gap será reduzido e as cargas fotogeradas permanecem mais tempo disponíveis para reação, com a criação de níveis intermediários em seu gap. Mudanças na estrutura do semicondutor podem ser feita via processo de eletrodeposição. Neste trabalho, será avaliada a eficiência do eletrodo TiO2 decorado com óxido de cobre em degradar o corante têxtil Reativo Azul 4 via POA, e a estabilidade do eletrodo devido à lixiviação do cobre durante o processo de degradação. O corante RB4 foi escolhido nesse estudo por pertencer a classe dos corantes antraquinonas, que é uma das classes mais importantes da indústria têxtil. Ao final do trabalho, o eletrodo otimizado se mostrou eficiente em degradar a carga orgânica do corante chegando à uma redução de 95%. Além disso, o semicondutor apresentou uma baixa lixiviação do cobre, o que comprova sua durabilidade para ser usado em processos de degradação. Porém, a alteração da morfologia da nanoestrutura do óxido foi constada, acompanhada da formação do par-redox Cu+2/Cu0, como observado pela análise de reflectância difusa.
Nowadays, there is more demand for industrial production in order to supply the society. Therefore, the world has searched for economic and sustainable ways to decrease environmental issues such as: global warming, pollution and so on. In the textile industry, the production of residues is the foremost problem, because dyes that are used in this industry have low adherence to fabric, which has caused higher volume of effluents and there is no suitable treatment for it. The extra dye, which has not been used in the production, is thrown in the rivers. Some researchers have shown that the dye is carcinogenic and mutagenic, which induces great negative impacts in the aquatic environment. Because of that, The Advanced Oxidation Processes (APOs) have shown as an alternative for the mineralization of the organic contaminants. This chemical process uses an energized semiconductor induced by UV ray generating electron-hole par (e-/h+) caused by the flux of electrons from valence band (VB) to conduction band (BC). These electron-holes pairs generate hydroxyl radicals contributing to the mineralization of the organic contaminants. The most semiconductor used is TiO2, because it is not toxic and chemically stable. However, in order to decrease its high recombination of the pair e-/h+, it needs to be decorated with a suitable metal particle. In this way, the semiconductor can create more charges for a long time in the process. This research has studied efficiency of photocatalytic reaction using TiO2 decorated with copper for mineralization of the reactive blue 4. This dye has been chosen because it belongs to the most important dye’s class in textile industry: the anthraquinone class. In addition to that, it has studied the stability of electrode modified with cooper in the advanced oxidation process. In the end, the APO has shown as a great alternative achieving 95% in the reduction of organic charge and the electrode has had stability in order to be used in many photocatalytic processes. The amount of copper, which has released from electrode to solution, has been low.
Nowadays, there is more demand for industrial production in order to supply the society. Therefore, the world has searched for economic and sustainable ways to decrease environmental issues such as: global warming, pollution and so on. In the textile industry, the production of residues is the foremost problem, because dyes that are used in this industry have low adherence to fabric, which has caused higher volume of effluents and there is no suitable treatment for it. The extra dye, which has not been used in the production, is thrown in the rivers. Some researchers have shown that the dye is carcinogenic and mutagenic, which induces great negative impacts in the aquatic environment. Because of that, The Advanced Oxidation Processes (APOs) have shown as an alternative for the mineralization of the organic contaminants. This chemical process uses an energized semiconductor induced by UV ray generating electron-hole par (e-/h+) caused by the flux of electrons from valence band (VB) to conduction band (BC). These electron-holes pairs generate hydroxyl radicals contributing to the mineralization of the organic contaminants. The most semiconductor used is TiO2, because it is not toxic and chemically stable. However, in order to decrease its high recombination of the pair e-/h+, it needs to be decorated with a suitable metal particle. In this way, the semiconductor can create more charges for a long time in the process. This research has studied efficiency of photocatalytic reaction using TiO2 decorated with copper for mineralization of the reactive blue 4. This dye has been chosen because it belongs to the most important dye’s class in textile industry: the anthraquinone class. In addition to that, it has studied the stability of electrode modified with cooper in the advanced oxidation process. In the end, the APO has shown as a great alternative achieving 95% in the reduction of organic charge and the electrode has had stability in order to be used in many photocatalytic processes. The amount of copper, which has released from electrode to solution, has been low.