SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E INVESTIGAÇÃO DAS PROPRIEDADES FOTOCATALÍTICAS DO COMPÓSITO AG3PO4/FE3O4 SOB IRRADIAÇÃO POLICROMÁTICA

Abstract

RESUMO:Neste trabalho são apresentados resultados de síntese e caracterização do Ag3PO4, Fe3O4, e dos compósitos Ag3PO4(75%)/Fe3O4 e Ag3PO4(50%)/Fe3O4. Os resultados de difração de Raios X (DRX) e Refinamento Rietveld do Ag3PO4 mostraram que o material preparado possui estrutura do tipo cúbica de corpo centrado com parâmetro de rede de 6,004 Å. Os modos vibracionais existentes em cada semicondutor foram estudados através de espectroscopia Raman e espetroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), essas análises indicaram que ocorre uma interação sinergética entre o Ag3PO4 e Fe3O4. A partir da análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível observar que Ag3PO4 não apresenta uma morfologia bem definida, entretanto verificou-se a formação de uma estrutura acoplada de Ag3PO4/Fe3O4. As análises de UV-Vis indicaram que o Ag3PO4 absorve no visível em um comprimento de onda de aproximadamente 530 nm, e os compósitos preparados mostraram um deslocamento para região de maiores comprimentos de onda em relação ao Ag3PO4. O intervalo de energia de banda proibida (band gap-EBG) foi determinado através do método de Kubelka-Munk, onde o Ag3PO4 apresentou uma energia de EBG indireta de 2,3 eV, enquanto os compósitos apresentaram valores de EBG menores em relação ao Ag3PO4, sugerindo uma interação entre os dois materiais. A análise de magnetometria de amostra vibrante evidenciou o comportamento magnético dos compósitos através das curvas de histereses obtidas. Os estudos das atividades fotocatalíticas realizados em um tempo de 120 mostraram resultados significativos para degradação do corante Rodamina-B (RhB) com a utilização tanto do Ag3PO4 (98%) como Ag3PO4(75%)/Fe3O4 (100%) e Ag3PO4(50%)/Fe3O4 (100%). Além disso, os ciclos catalíticos revelaram que a eficiência fotocatalítica do compósito foi preservada em relação a do semicondutor puro, sendo possível obter 100% de degradação do corante em 120 min.

ABSTRACT:In this work are presented results of synthesis and characterization of Ag3PO4, Fe3O4, and Ag3PO4(75%)/Fe3O4 e Ag3PO4(50%)/Fe3O4 composites. The results of X-ray diffraction (XRD) and Rietveld Refinement of Ag3PO4 showed that the material prepared has a centered cubic body type structure with a lattice parameter of 6,004 Å. From the analysis of scanning electron microscopy (SEM) it was not possible to determine the type of morphology of Ag3PO4, however the formation of an Ag3PO4/Fe3O4 type coupled structure was verified. The UV-Vis analyzes indicated that the Ag3PO4 absorbs in the visible at a wavelength of approximately 530 nm, and the prepared composites showed an improvement in the absorption presented with respect to the pure Ag3PO4, being visible a displacement towards region of higher wavelengths. The band gap energy (EBG) was determined using the Kubelka-Munk method, where the Ag3PO4 showed an indirect EBG of 2.3 eV, while the composites showed lower EBG values in relation to Ag3PO4, suggesting an interaction between the two materials. The vibrant sample magnetometry analysis played the magnetic behavior of the composites prepared through the obtained hysteresis. The vibrational modes in each semiconductor were studied using Raman spectroscopy and Fourier- transform infrared spectroscopy (FTIR). Studies of photocatalytic activities showed significant results for Rhodamine-B (RhB) dye degradation with the use of as Ag3PO4 (98% at 120 min) as Ag3PO4(75%)/Fe3O4 (100% at 120 min) and Ag3PO4(50%)/Fe3O4 (100% at 120 min); in addition, the catalytic cycle showed that the photocatalytic efficiency of the composites were preserved in relation to that of the pure semiconductor, and it was possible to obtain 100% degradation of the dye in 120 min in each cycle.