Study of SnO2 as a photocatalyst for the degradation of rhodamine b: limiting factors and strategies for photoactivity enhancement

The photocatalytic activity of SnO2 was assessed according to the surface processing used for its surface activation. Mechanical activation by grinding and hydrothermal treatments under different conditions were applied to the SnO2 particles. It was observed that the grinding of SnO2 particles synthesized by the hydrolysis method resulted in a significant increase in its photocatalytic activity without any phase change. Ball milling was responsible for breaking the xerogel structure and creating defects on the surface of the oxide, which favored hydroxylation/adsorption of water on the surface of the particles, making them more photoactive. Higher hydroxylation/adsorption of water was observed by near infrared spectroscopy (NIR) and also by the generation of hydroxyl radicals using a terephthalic acid solution. The hydrothermal treatment of SnO2 nanoparticles also resulted in a positive effect on photocatalytic activity, but less significant than grinding. The formation of SnO2:Nb2O5 heterostructures from preformed particles was assessed. Milling did not activate the Nb2O5 surface, however, the hydrothermal treatment resulted in surface activation due to the cleaning of impurities. With the best processing conditions of SnO2 and Nb2O5 nanoparticles, the heterostructures were synthesized in a hydrothermal reactor using the preformed nanoparticles. It was observed that heterostructures, in all proportions tested, were more active than the corresponding physical mixtures, the most effective being the one containing 25% of Nb2O5.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A atividade fotocatalítica do SnO2 foi avaliada em função do processamento ao qual foi submetido para a ativação da superfície. A ativação mecânica por meio de moagem e tratamentos hidrotérmicos em diferentes condições foram aplicados às partículas de SnO2. Observou-se que a moagem das partículas de SnO2 sintetizadas pelo método da hidrólise resultou num aumento significativo da atividade fotocatalítica sem mudança de fase. A moagem em moinho de bolas foi responsável pela quebra da estrutura xerogel e pela criação de defeitos na superfície do óxido, que favoreceu a hidroxilação/adsorção de água na superfície das partículas, tornando-as mais fotoativas. A maior hidroxilação/adsorção de água foi observada por espectroscopia de infravermelho próximo (NIR) e também por meio da geração de radicais hidroxila utilizando-se solução de ácido tereftálico. O tratamento hidrotérmico de nanopartículas de SnO2 também resultou em efeito positivo na atividade fotocatalítica, porém menos significativo que a moagem. A formação de heteroestruturas do tipo SnO2:Nb2O5 foi avaliada a partir de partículas pré-formadas. A moagem não aumentou a fotoatividade do Nb2O5, mas o tratamento hidrotérmico resultou na ativação da superfície devido à limpeza de impurezas. Estabelecidas as melhores condições de processamento das nanopartículas de SnO2 e Nb2O5, heteroestruturas foram sintetizadas em um reator hidrotérmico utilizando-se as nanopartículas pré-formadas dos óxidos e observou-se que as heteroestruturas, em todas as proporções testadas, foram mais ativas que as misturas físicas nas proporções correspondentes, sendo que a mais efetiva foi a heteroestrutura contendo 25% de Nb2O5