Fotocatálise de corantes industriais com semicondutores ZnO dopados

Abstract

Esta pesquisa investiga a fotodegradação de corantes industriais por meio de fotocatálise heterogênea, utilizando semicondutores de óxido de zinco (ZnO) puro e dopado com európio (Eu) como fotocatalisadores. O trabalho está motivado pelo desafio ambiental apresentado pelos corantes sintéticos em efluentes têxteis, que são recalcitrantes e de difícil remoção por técnicas convencionais. O estudo abrange uma fundamentação teórica sobre corantes (azul de metileno, red ácido 239 e red reativo 239), teoria de bandas, estruturas semicondutoras e o impacto da dopagem no desempenho fotocatalítico do ZnO. A metodologia experimental compreende síntese dos semicondutores, caracterização por difração de raios X (DRX) e espectroscopia UV-Vis, além de testes de degradação em câmara UVC monitorados por curvas de calibração e medições de absorbância.

Os resultados mostram que o ZnO dopado com 1% de Eu obteve o melhor desempenho na degradação do Red Reativo 239, com 83% de remoção em 3 horas de irradiação UVC. ZnO puro atingiu 67% e ZnO:2%Eu alcançou 60%. No caso do azul de metileno e do red ácido 239, a eficiência dos fotocatalisadores foi menor, evidenciando que a interação corante-catalisador influencia fortemente o processo. Observou-se que a dopagem com Eu favorece a separação de cargas e reduz a recombinação dos pares elétron-lacuna, aumentando a disponibilidade de radicais oxidativos para a degradação dos corantes. Testes com diferentes massas de fotocatalisador demonstraram que aumentos moderados podem elevar a taxa de degradação, mas o excesso causa limitações devido à competição por luz incidente.

O trabalho enfatiza a relevância das técnicas analíticas como UV-Vis e DRX para o acompanhamento da reação e entendimento do mecanismo de fotodegradação. Conclui-se que a escolha criteriosa do semicondutor, o nível de dopagem e a otimização das condições experimentais são cruciais para maximizar a eficiência da remoção de corantes. Recomenda-se investigar novos elementos dopantes, ampliar o uso de radiação solar e explorar alternativas para aplicação em escala industrial, visando processos mais sustentáveis para o tratamento de efluentes têxteis.