Síntese hidrotérmica alcalina de materiais de Ti aplicados na remoção de poluentes orgânicos

dc.contributor.advisorMourão, Henrique Aparecido de Jesus Loures
dc.contributor.authorBarbosa, Luele Ribeiro de Sousa
dc.contributor.institutionUniversidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)pt_BR
dc.contributor.refereeMourão, Henrique Aparecido de Jesus Loures
dc.contributor.refereeBorsagli, Fernanda Guerra Lima Medeiros
dc.contributor.refereeSilva, Gelson Tiago dos Santos Tavares da
dc.date.accessioned2022-11-16T19:52:30Z
dc.date.available2022-11-16T19:52:30Z
dc.date.issued2022
dc.date.submitted2022-07-29
dc.descriptionNa Ficha Catalográfica consta o título: "Síntese hidrotérmica de materiais de Ti aplicados na remoção de poluentes orgânicos".pt_BR
dc.description.abstractO lançamento de poluentes orgânicos tóxicos nos efluentes, como alguns corantes têxteis e fármacos, é um dos problemas ambientais da atualidade que pode ser amenizado com a fotocatálise heterogênea com semicondutores. Estudos na área de química de materiais buscam entender melhor a relação entre método de síntese, estrutura, superfície dos materiais e propriedades fotocatalíticas. Nessa área, as diferentes fases de óxidos titânio (Ti) já foram bastante estudadas, no entanto, os titanatos de potássio lamelares obtidos por síntese hidrotérmica alcalina ainda merecem investigação tendo em vista principalmente a sua elevada área superficial que implica em uma maior probabilidade de sítios ativos por m2. Nesse sentido, este trabalho apresenta a síntese de materiais de Ti pelo método hidrotérmico sob diferentes concentrações de KOH (10-5, 10-2, 1 e 5 mol/L). Foram testadas estas concentrações visando a obtenção de materiais com diferentes características estruturais e superficiais. As amostras receberam o nome levando-se em consideração as concentrações de KOH, sendo elas: Ti1 (obtida com o precursor de Ti em KOH 10-5 mol/L), Ti2 (10-2 mol/L), Ti3 (1 mol/L), Ti4 (5 mol/L). Com a finalidade de investigar as propriedades estruturais, morfológicas e eletrônicas dos materiais sintetizados, foram empregadas diferentes técnicas de caracterização, incluindo difração de raios X (DRX), área superficial específica (BET), Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), potencial Zeta, entre outras. De acordo com as análises de difração de raios X (DRX), as amostras sintetizadas nas concentrações 10-5 e 10-2 mol/L de KOH resultaram na formação da fase cristalina TiO2 anatase e nas concentrações 1 e 5 mol/L, titanatos de potássio (K2Ti8O17 e K3Ti8O17), provavelmente de estrutura lamelar. A análise superficial indicou a formação de materiais mesoporosos e de titanatos de elevadas áreas superficiais, em destaque a amostra Ti4 (2796 m2g-1). A atividade fotocatalítica desses materiais foi avaliada pela fotodegradação dos corantes azul de metileno (MB) e índigo de carmim (IC), assim como do fármaco amilorida (AML). Os melhores desempenhos fotocatalíticos foram observados para os titanatos de potássio (Ti3 e Ti4) removendo aproximadamente 100% de absorbância de todas as moléculas testadas (MB, IC, AML). As diferentes afinidades relacionadas a carga e característica da molécula alvo proporcionaram aos fotocatalisadores melhor relação sinérgica entre o efeito da adsorção e da fotogeração de cargas sob irradiação UV. Em geral, o aumento da concentração de KOH na síntese hidrotérmica alcalina promoveu mudanças estruturais, morfológicas e texturais conferindo propriedades melhoradas em relação aos materiais obtidos nas concentrações menores (Ti1 e Ti2).pt_BR
dc.description.abstractsThe release of toxic organic pollutants in effluents, such as some textile dyes and pharmaceuticals, is one of the current environmental problems that can be alleviated with heterogeneous photocatalysis with semiconductors. Studies in the field of materials’ chemistry seek to better understanding the relationship between the synthesis method, structure and surface of materials with their photocatalytic properties. In this area, the different phases of titanium oxides (Ti) have already been extensively studied, however, the lamellar potassium titanates obtained by hydrothermal alkaline synthesis still deserve investigation, mainly in view of their high surface área, which implies a greater probability of active sites per m2. Thus, this work presents the synthesis of Ti materials by the hydrothermal method under different concentrations of KOH (10-5, 10-2, 1 and 5 mol/L). These concentrations were tested in order to obtain materials with different structural and surface characteristics. The samples was named taking into account the concentrations of KOH, namely: Ti1 (obtained with the precursor of Ti in KOH 10-5 mol/L), Ti2 (10-2 mol/L), Ti3 (1 mol/L), Ti4 (5 mol/L). In order to investigate the structural, morphological and electronic properties of the synthesized materials, different characterization techniques were employed, including X-ray diffraction (XRD), specific surface area (BET), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), Zeta potential, among others. According to X-ray diffraction (XRD) analysis, samples synthesized at concentrations of 10-5 and 10-2 mol/L of KOH resulted in the formation of the crystalline phase TiO2 anatase and at concentrations of 1 and 5 mol/L, titanates of potassium (K2Ti8O17 and K3Ti8O17), probably of lamellar structure. The surface analysis indicated the formation of mesoporous materials and titanates of high surface areas, highlighting the Ti4 sample (2796 m2g-1). The photocatalytic activity of these materials was evaluated by the photodegradation of methylene blue (MB) and indigo carmine (IC) dyes, as well as the drug amiloride (AML). The best photocatalytic performances were observed for potassium titanates (Ti3 and Ti4) removing approximately 100% absorbance of all molecules tested (MB, IC, AML). The different affinities related to charge and characteristic of the target molecule provided the photocatalysts with a better synergistic relationship between the effect of adsorption and photogeneration of charges under UV irradiation. In general, the increase in KOH concentration in the alkaline hydrothermal synthesis promoted structural, morphological and textural changes, conferring improved properties in relation to materials obtained at lower concentrations (Ti1 and Ti2).en
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)pt_BR
dc.description.thesisDissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2022.pt_BR
dc.identifier.citationBARBOSA, Luele Ribeiro de Sousa. Síntese hidrotérmica alcalina de materiais de Ti aplicados na remoção de poluentes orgânicos. 2022. 114 p. Dissertação (Mestrado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Diamantina, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufvjm.edu.br/items/ac7c5800-7c4b-45e6-94c2-e20ad82bb093
dc.language.isopor
dc.publisherUFVJMpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.licenseA concessão da licença deste item refere-se ao à termo de autorização impresso assinado pelo autor, assim como na licença Creative Commons, com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri e o IBICT a disponibilizar por meio de seus repositórios, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, e preservação, a partir desta data.pt_BR
dc.subject.keywordFotocatálise heterogêneapt_BR
dc.subject.keywordSemicondutorespt_BR
dc.subject.keywordTitanatospt_BR
dc.subject.keywordSíntese hidrotérmicapt_BR
dc.subject.keywordPoluentes emergentespt_BR
dc.subject.keywordHeterogeneous photocatalysisen
dc.subject.keywordSemiconductorsen
dc.subject.keywordTitanatesen
dc.subject.keywordHydrothermal synthesisen
dc.subject.keywordEmerging pollutantsen
dc.titleSíntese hidrotérmica alcalina de materiais de Ti aplicados na remoção de poluentes orgânicospt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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