A INFLUÊNCIA DE AMINOÁCIDOS NAS PROPRIEDADES CATALÍTICAS DE OXIHALETO DE BISMUTO NANOESTRUTURADO POR MÉTODO SOLVOTERMAL ASSISTIDO POR MICROONDAS

INFLUÊNCIA DE AMINOÁCIDOS NAS PROPRIEDADES CATALÍTICAS DE OXIHALETO DE BISMUTO NANOESTRUTURADO POR MÉTODO SOLVOTERMAL ASSISTIDO POR MICROONDAS

1dos Santos, L.R., 2Fernandes, A.K.V., 3Almeida, M.A.P.

1Coordenação de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal do Maranhão, Campus, 65080-805, São Luís, Maranhão, Brasil.

 

RESUMO 

Neste trabalho, empregou-se o método hidrotermal assistido por micro-ondas para síntese de oxicloreto de bismuto (BiOCl) utilizando os aminoácidos glicina, serina e fenilalanina. Os compostos sintetizados foram caracterizados por difração de raios-X, espectroscopia Raman, espectroscopia UV-vis e microscopia eletrônica de varredura. As atividades fotocatalíticas dos compostos obtidos foram avaliadas usando RhB como modelo de poluente. As amostras BiOCl-Ser, BiOCl-Gly, BiOCl-Phe apresentaram morfologia similar à amostra sintetizada em água. Nos testes fotocatalíticos, o BiOCl apresentou melhor desempenho e BiOCl-Ser teve a menor atividade fotocatalítica com 43% de degradação do corante.

1 INTRODUÇÃO

As propriedades de materiais nanoestruturados têm impulsionado a obtenção de semicondutores nanocristalinos que apresentam propriedades eletrônicas intermediárias entre aquelas de estrutura molecular e sólidos macrocristalino propiciando diversas aplicações como células solares, sensores de gás, células combustíveis entre outras. (CURCIO, 2016; DEVAN, et al., 2015.). Semicondutores como TiO2 e ZnO amplamente estudados devido à estabilidade mecânica e alta atividade fotocatalítica não são fotocatalíticos quando excitados sob luz visível, um requisito essencial para utilização de energia solar (LIBERATTI et al., 2014.) Assim, os oxihaletos de bismuto, descritos como BiOX (X = F -, Cl - , Br - e I -) tem sido apontados como uma alternativa potencial para a degradação de poluentes orgânicos devido suas propriedades ópticas e elétricas (BRIAND; BURFORD, 1999 apud CHENG; HUANG; DAI, 2014). Em particular, o Cloreto de Bismuto (BiOCl) composto ternário com propriedades únicas tem despertado o interesse entre as comunidades científicas. Mesmo assim, sua atividade fotocatalítica é limitada pela alta recombinação de seus pares de elétrons-furos fotogerados. Dessa maneira, este trabalho propõe a investigação da influência de templates (aminoácidos) nas propriedades fotocatalíticas do Oxicloreto de Bismuto (BiOCl).

2 MATERIAL E MÉTODOS

Os compostos BiOCl foram obtidos a partir de misturas de KCl e Bi(NO3)3 em soluções (0,06 mol/L) de glicina (Gly), fenilalanina (Phe) ou triptofano (Trp),identificadas pelos códigos BiOCl, BiOCl-Gly, BiOCl-Ser e BiOCl Phe. As soluções foram preparadas dissolvendo-se as devidas massas calculadas para cada um dos aminoácidos em um balão volumétrico de 100 mL. Em um béquer de 250 mL com solução de aminoácido, foram adicionadas 0,1506 g (2,00 mmol) de cloreto de potássio (KCl) e 0,9899 g de nitrato de bismuto (Bi(NO3)3). A mistura foi processada em um sistema micro-ondas à 180 °C por 12 h. As caracterizações foram realizas em um difratômetro de Raios X da Bruker, modelo D8 Advance, equipado com detector linear LynxEye e operado sob as condições de 40 kV e 40 mA com radiação cobre-Kα (λ = 1,5406 Å) para um intervalo 2θ de 5° à 110°, com velocidade de varredura de 0,02°/min. Os espectros Raman foram realizados em um espectrofotômetro triplo Horiba-Jobin-Yvon, modelo T64000, equipado com laser HeNe como fonte de excitação cujo comprimento de onda é de 632,8 nm e detector tipo CCD (Charge Coupled Device). As análises da microestrutura dos compostos sintetizados foram investigadas por meio de técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) em um equipamento da marca HITACHI modelo TM3030.

Os ensaios fotocatalíticos foram conduzidos com compostos BiOCl dispersos em soluções diluídas (1,0 x 10 -5) de corante Rodamina B (RhB) sob irradiação UV-Vis. As medidas de absorbância foram realizadas em um espectrofotômetro UV-Vis Shimadzu 18000.

3 RESULTADO E DISCUSSÃO

A figura 1-(I) ilustra o PDRX para amostras de BiOCl indexados para a fase tetragonal de grupo espacial P4/nmm, em concordância com o arquivo JCPDS padrão (nº 06-0249) do BiOCl. As amostras sintetizadas têm intensidade máxima nos picos de reflexão em 2θ ∼ 12° referente ao plano (001). Em 2θ ∼ 11,6° notou-se sinais adicionais relacionados a impurezas nas amostras. 

Os modos ativos dos espectros Raman de BiOCl são A1g, B1g e Eg/B1g, (figura 1-(II)) compreendendo dois modos vibracionais distintos e uma banda fraca. O sinal mais intenso localizado em 142 cm é atribuído à A1g produzido pelo modo de alongamento interno (Bi-Cl)  (LEI, et al., 2009.).  A banda em 198 cm pode ser atribuída à Eg modo de alongamento interno (Bi-Cl), sendo que o alongamento externo Eg é ocultado pela forte banda em 142 cm (SHAMAILA et al., 2011.).  O modo vibracional de menor intensidade Eg /B 1g é produzido pelo movimento dos átomos de oxigênio a cerca de 396 cm (LEI et al., 2009). Observou-se que o BiOCl-Ser sofreu diminuição em sua intensidade, devido ao efeito de redução das nanoplacas.

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