Nesse trabalho foi explorado o desenvolvimento de fotocatalisadores de alta eficiência baseados em óxido de zinco, óxido de bismuto e xerogel de carbono para aplicação em processos fotocatalíticos sustentáveis empregando luz solar simulada e visível, visando a degradação de poluente orgânicos persistentes (4-clorofenol e bisfenol-A) em efluentes aquáticos. A utilização dos semicondutores ZnO e Bi₂O₃ é justificada pela formação de heterojunções do tipo p-n, enquanto que a escolha do xerogel de carbono como co-catalisador é justificada por sua elevada condutividade elétrica, alta área superficial, porosidade controlável e possibilidade de síntese utilizando precursores obtidos de fontes renováveis e de baixo custo, como o tanino e a lignina. Para os fotocatalisadores, foi estudado o efeito das razões entre xerogel de carbono/ZnO e ZnO/Bi₂O₃, temperatura de calcinação, meio de síntese (aquoso ou alcoólico), rota de síntese (ácida ou básica) e diferentes precursores carbonosos (tanino, lignina e resorcinol) em suas propriedades estruturais e fotocatalíticas. No que tange aos materiais ZnO/Bi₂O₃/xerogel de carbono sintetizados utilizando tanino como precursor para o xerogel de carbono, foi determinado que a temperatura de calcinação é de suma importância para a atividade fotocatalítica obtida, devido à sua influência na estrutura final do compósito. A maior eficiência fotocatalítica foi verificada para o material calcinado a 600 °C, devido à formação das fases β-Bi₂O₃ e Bi⁰, que concomitantemente com o xerogel de carbono, promoveram um aumento na separação de cargas fotogeradas devido à formação de heterojunções entre as diferentes fases presentes na estrutura do material. Dentre as razões ZnO/Bi₂O₃ avaliadas (1-10%), a proporção intermediária de óxido de bismuto na estrutura do material (XC/ZnO-Bi₂O₃ 5%) resultou em uma maior eficiência de fotodegradação das moléculas de 4-clorofenol e bisfenol-A, sob ambas as radiações estudadas (solar e visível). Também foi verificado que as sínteses em meio alcoólico ou por rota ácida não levaram à melhoria da atividade fotocatalítica do material XC/ZnO-Bi₂O₃ 5%, devido às modificações estruturais e morfológicas não vantajosas observadas nos materiais resultantes, como a diminuição de área superficial e modificação nas razões entre as fases β-Bi₂O₃ e Bi⁰. Para os materiais sintetizados utilizando lignina, foi observado que um aumento na temperatura de calcinação para 700 ºC resultou em materiais com maior atividade fotocatalítica, sendo que o material XCL/ZnO-Bi₂O₃ 5% apresentou a maior eficiência para a degradação dos poluentes avaliados. Novamente, a temperatura de calcinação foi um fator crítico para a formação de fases cristalinas baseadas em bismuto, responsáveis pela formação de heterojunções na estrutura do material. A adição de lignina também resultou em modificações morfológicas nos materiais compósitos, como a formação de partículas em forma de placas e aumento da área superficial especifica. Finalmente, foram estudados fotocatalisadores produzidos utilizando resorcinol como precursor carbonoso, uma vez que essa molécula sintética é comumente utilizada para a produção de xerogéis de carbono. Foi verificado que os materiais ternários não obtiveram boa eficiência fotocatalítica para a degradação das moléculas avaliadas, uma vez que não houve sinergia apropriada entre os componentes do compósito, levando à baixa formação de fases cristalinas baseadas em bismuto e baixa área superficial específica.

In this work, the development of high efficiency photocatalysts based on zinc oxide, bismuth oxide and carbon xerogel was explored for application in sustainable photocatalytic processes using simulated sunlight and visible light, aiming at the degradation of persistent organic pollutants (4-chlorophenol and bisphenol-A) in aquatic effluents. The use of ZnO and Bi₂O₃ semiconductors is justified by the formation of p-n heterojunctions, while the choice of carbon xerogel as co-catalyst is justified by its high electrical conductivity, high surface area, controllable porosity and possibility of synthesis using precursors obtained from renewable and low-cost sources, such as tannin and lignin. For the photocatalysts, the effect of the ratios between carbon xerogel/ZnO and ZnO/Bi₂O₃, calcination temperature, synthesis medium (aqueous or alcoholic), synthesis route (acid or basic) and different carbon precursors (tannin, lignin and resorcinol) in their structural and photocatalytic properties was studied. Regarding the materials ZnO/Bi₂O₃/carbon xerogel synthesized using tannin as a precursor for carbon xerogel, it was determined that the calcination temperature is of paramount importance for the photocatalytic activity obtained, due to its influence on the final structure of the composite. The highest photocatalytic efficiency was verified for the material calcined at 600 °C, due to the formation of β-Bi₂O₃ and Bi⁰ phases, which concomitantly with the carbon xerogel, promoted an increase in the separation of photogenerated charges due to the formation of heterojunctions between the different phases present in the structure of the material. Among the ZnO/Bi₂O₃ ratios evaluated (1-10%), the intermediate proportion of bismuth oxide in the material structure (XC/ZnO-Bi₂O₃ 5%) resulted in a greater efficiency of photodegradation of 4-chlorophenol and bisphenol-A, under both studied radiations (solar and visible). It was also verified that the syntheses in alcoholic medium or by acid route did not lead to the improvement of the photocatalytic activity of the material XC/ZnO-Bi₂O₃ 5%, due to the unfavorable structural and morphological changes observed in the resulting materials, such as the decrease in surface area and modification in the ratios between the β-Bi₂O₃ and Bi⁰ phases. For the materials synthesized using lignin, it was observed that an increase in the calcination temperature to 700 ºC resulted in materials with higher photocatalytic activity, and the material XCL/ZnO-Bi₂O₃ 5% presented the highest efficiency for the degradation of the evaluated pollutants. Again, the calcination temperature was a critical factor for the formation of bismuth-based crystalline phases, responsible for the formation of heterojunctions in the materials structure. The addition of lignin also resulted in morphological changes in the composite materials, such as the formation of plate-shaped particles and an increase in the specific surface area. Finally, photocatalysts produced using resorcinol as carbon precursor were studied, since this synthetic molecule is commonly used for the production of carbon xerogels. It was verified that the ternary materials did not obtain good photocatalytic efficiency for the degradation of the evaluated molecules, since there was no appropriate synergy between the composite components, leading to low formation of crystalline phases based on bismuth and low specific surface area.