ANÁLISE ESTRUTURAL, MORFOLOGIA, PROPRIEDADES ÓPTICAS E SONOFOTOCATALÍTICAS DE MICROCRISTAIS DE (Ca1-xSrx)WO4 E Sr(Mo1-xWx)O4 SINTETIZADOS PELO MÉTODO SONOQUÍMICO

Abstract

RESUMO: Microcristais de tungstato de cálcio e estrôncio [(Ca1-xSrx)WO4] e de molibdato-tungstato de estrôncio [Sr(Mo1-xWx)O4] em função dos valores de x (x = 0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1) foram sintetizados pelo método sonoquímico. Variações na estrutura, morfologia, propriedades ópticas e sonofotocatalíticas foram investigadas em função da substituição gradual de cátions Ca2+ por Sr2+, como os modificadores de rede, e de Mo6+ por W6+, como os formadores de rede. As caracterizações estruturais realizadas por difração de raios-X, refinamento pelo método Rietveld, espectroscopias micro-Raman e na região do infravermelho com transformada de Fourier comprovaram que todas as amostras obtidas eram monofásicas, cristalinas e ordenadas em uma estrutura tetragonal do tipo scheelita. As imagens de microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo revelaram morfologias semelhantes à flores e fusos para os microcristais de (Ca1-xSrx)WO4 em função dos valores de x (x = 0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1). Já para os microcristais de Sr(Mo1-xWx)O4 em função dos valores de x (x = 0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1), as formas se organizaram como do tipo octaédricas, halteres, mas também fusiformes. Os espectros de reflectância difusa na região do ultravioleta-visível indicaram um aumento nos valores de Egap diretamente proporcional às substituições dos cátions Ca2+ por Sr2+, entre 4,68 e 4,94 eV, bem como dos cátions Mo6+ por W6+, entre 4,27 e 5,01 eV, o que sugere um aumento, também diretamente proporcional, no grau de organização estrutural da rede cristalina com redução no número de níveis de energia intermediários entre a banda de valência e a banda de condução. Por fim, as propriedades catalíticas dos microcristais foram avaliadas aplicando-os na degradação do corante básico catiônico Rodamina B sob o efeito simultâneo das radiações UVC e ultrassônica, ou seja, sob sonofotocatálise (SFC). Os microcristais de CaWO4 e Sr(Mo0,25W0,75)O4 apresentaram o melhor desempenho sonofotocatalítico: aproximadamente, 96% e 98%, respectivamente, mostrando-se, portanto, promissores na SFC de corantes orgânicos.

ABSTRACT: Calcium strontium tungstate [(Ca1-xSrx)WO4] and strontium molybdate-tungstate [Sr(Mo1-xWx)O4] microcrystals as a function of x (x = 0; 0.25; 0.50; 0 .75; and 1) values were synthesized by the sonochemical method. Variations in structure, morphology, optical and sonophotocatalytic properties were investigated as a function of the gradual substitution of Ca2+ for Sr2+ cations, as the lattice modifiers, and of Mo6+ for W6+, as the lattice formers. The structural characterizations performed by X-ray diffraction, refinement by the Rietveld method, micro-Raman and Fourier-transform infrared spectroscopies, proved that all samples obtained were single-phase, crystalline and ordered in a scheelite-type tetragonal structure. The field emission scanning electron microscopy images reveal flower and spindle-like morphologies for (Ca1-xSrx)WO4 microcrystals as a function of x (x = 0; 0.25; 0.50; 0.75; and 1) values. As for the Sr(Mo1-xWx)O4 microcrystals as a function of x (x = 0; 0.25; 0.50; 0.75; and 1) values, the shapes were organized as of the octahedral, dumbbells, but also fusiform type. The ultraviolet-visible diffuse reflectance spectra indicated an increase in the Egap values directly proportional to the replacement of Ca2+ by Sr2+ cations, between 4.68 and 4.94 eV, as well as with the replacement of Mo6+ by W6+ cations, between 4.27 and 5.01 eV, which suggests an increase, also directly proportional, in the degree of structural organization of the crystal lattice with a reduction in the number of intermediate energy levels between the valence band and the conduction band. Finally, the catalytic properties of the microcrystals were evaluated by applying them in the degradation of the Rhodamine B cationic basic dye under the simultaneous effect of UVC and ultrasonic radiation, that is, under sonophotocatalysis (SFC). CaWO4 and Sr(Mo0.25W0.75)O4 microcrystals presented the best sonophotocatalytic performance: approximately, 96% and 98%, respectively, therefore showing promise in the SFC of organic dyes