Síntese e caracterização de tungstatos de manganês dopados com íons Eu3+ e Tb3+.

Abstract

O dióxido de carbono é considerado um dos principais gases do efeito estufa, sendo produzido sobretudo pela combustão de combustíveis fósseis não renováveis. Logo, muitos materiais estão sendo investigados para serem aplicados como fotocatalisadores na redução de CO2, visto que a partir da sua redução podem ser obtidos outros produtos de valor energético. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo sintetizar MnWO4 dopado com as terras raras Eu e/ou Tb, afim de investigar sua aplicabilidade como fotorredutores de CO2 e realizar a caracterização estrutural e óptica destes materiais avaliando o efeito da dopagem sobre suas propriedades. Os resultados de DRX mostraram que os materiais sintetizados se encontram puros e que possuem uma estrutura cristalina monoclínica. Através dos espectros Raman, foi observado a presença dos 18 modos vibracionais propostos pela Teoria de Grupos e a influência da dopagem sobre a posição dos modos. Em relação a morfologia, as amostras apresentaram morfologias e tamanhos irregulares, mesmo para os modificados com a dopagem. Alguns dos materiais apresentaram aglomerações com tendência esféricas em suas superfícies. Por meio do espectrômetro de dispersão de energia foi confirmada a composição do material MnWO4 sintetizado com as respectivas porcentagens dos elementos presentes na amostra, o que possibilitou observar como esses elementos constituintes encontram-se distribuídos no material. A energia de gap foi calculada através da análise de DRS, onde os fotocatalisadores apresentaram valores semelhantes ao do material puro (3.0 eV), sendo que os materiais dopados tenderam a exibir uma energia ligeiramente inferior, isto é, ~2.8 eV. Os estudos de luminescência e colorimetria foram realizados a fim de se avaliar as propriedades ópticas dos materiais onde foi possível observar a influência da temperatura de análise sobre os espectros de emissão e excitação, pureza e temperatura da cor emitida pelas amostras. A análise de fotorredução indicou que os materiais podem ser considerados bons fotorredutores de CO2, e são capazes de formar diferentes produtos tais como: acetato, acetona, ácido acético, etanol, metano e metanol. Sendo que os materiais dopados com Eu3+ ou Tb3+ apresentaram maior seletividade na formação do metanol, correspondendo a cerca de 99%. Já os materiais dopados com ambas terras raras apresentaram maior seletividade para o etanol (50-60%). Portanto, o estudo sugere que a dopagem com as terras raras traz benefícios para o MnWO4, tanto nas propriedades do material, quanto na fotorredução de CO2 no que se refere a seletividade dos produtos líquidos formados durante o processo.