PROPRIEDADES ESTRUTURAL, FOTOELETROQUÍMICA E FOTOCATALÍTICA DE FILME POROSO DE CUWO4 NA DEGRADAÇÃO DE RODAMINA B.

Abstract

RESUMO: Neste trabalho, nanopartículas de CuWO4 foram sintetizadas pelo método de co-precipitação seguido por tratamento hidrotérmico em autoclave a 200 ºC por 8h. Um filme poroso com espessura de 4,0 ± 0,5 m foi depositado sobre vidro condutor FTO, a partir de suspensão do óxido contendo polietileno glicol e calcinação (500 °C, 30 min). As análises de difração de raios X associada ao refinamento de Rietveld mostraram que o filme de CuWO4 tem uma estrutura triclínica com alta periodicidade; este resultado foi confirmado por meio de análise de micro-Raman. O intervalo de banda proibida (Ebg “band gap”) do filme foi estimado em 2,45 eV pelo método TAUC. As propriedades fotoeletroquímicas foram investigadas em solução aquosa 0,1 mol L-1 de Na2SO4 na ausência de luz e sob irradiação policromática. O filme CuWO4 exibiu comportamento fotoeletroquímico típico de semicondutor do tipo-n, com fotopotencial negativo e densidade de fotocorrente anódica de 68 A cm-2 em 0,73 V vs. Ag/AgCl (1.23V vs. RHE). O comportamento de condutividade do tipo-n foi confirmado por medida de cronoamperometria com polarização de +0,7 V em diferentes valores de pH. A partir desses estudos observou-se que quando os valores de pH aumentam de 3 para 11 a densidade de fotocorrente aumentou cerca de 9 vezes. O filme de CuWO4 foi utilizado como fotocatalisador na degradação de solução aquosa do corante Rodamina B (1,0 mol L-1) em configurações de fotocatálise heterogênea (FH) e fotocatálise heterogênea eletroquimicamente assistida (FHE). Após 2h e 45 min de irradiação, o filme de CuWO4 promoveu a degradação de 35,4 e 45,5%, em condições de FH e FHE, respectivamente. Os resultados demonstram que a aplicação do potencial no eletrodo de CuWO4 minimiza a recombinação dos portadores de carga fotogerados e aumenta a atividade fotocatalítica; além disso, CuWO4 é um óxido absorvedor de radiação na região visível do espectro, sugerindo que esse material pode ser considerado promissor para aplicações em outros processos envolvendo conversão de energia solar.-------------------------ABSTRACT: In this work, CuWO4 nanoparticles were synthesized by the co-precipitation method followed by hydrothermal treatment at 200 ° C for 8h in autoclave. A porous film with a thickness of 4.0 ± 0.5 μm was deposited on FTO conductive glass, from the suspension of the oxide containing polyethylene glycol and thermal treatment (500 ° C, 30 min). The X-ray diffraction analysis associated with the Rietveld refinement showed that the CuWO4 film has a triclinic structure with high periodicity; this result was confirmed by means of micro-Raman analysis. The band gap (Ebg) range of the film was estimated at 2.45 eV by the TAUC method. The photoelectrochemical properties were investigated in aqueous solution 0.1 mol L-1 of Na2SO4, in the absence of light and under polychromatic irradiation. The CuWO4 film exhibited typical photoelectrochemical behaviour of n-type semiconductors, with negative photopotential and anodic photocurrent density of 68 A cm-2 at 0.73 V vs. Ag/AgCl (1.23 V vs. RHE). The behavior of n-type conductivity was confirmed by chronoamperometry measurement with +0.7 V polarization at different pH values. From these studies it was observed that when the pH values increased from 3 to 11 the photocurrent density increased about 9 times. The CuWO4 film was used as a photocatalyst in degradation of aqueous solution containing the Rhodamine B dye (1.0 mol L-1) in configurations of heterogeneous photocatalysis (HP) and electro-assisted heterogeneous photocatalysis (EHP). After 165 min of irradiation, the CuWO4 film promoted degradation of 35.4 and 45.5% under HP and EHP conditions, respectively. The results demonstrate that the application of the potential in the CuWO4 electrode minimizes the recombination of the photogenerated charge carriers and increases the photocatalytic activity; In addition, CuWO4 is a good radiation absorbing oxide in the visible region of the spectrum, suggesting that this material may be considered promising for applications in other processes involving solar energy conversion.