Preparação e imobilização de óxidos metálicos do tipo perovesquite para aplicações ambientais
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10400.6/13203 |
Resumo: | Vários foram os estudos apresentados na literatura em que óxidos de estrutura do tipo perovesquite são usados em suspensão para a degradação fotocatalítica de poluentes. No entanto, um dos grandes problemas relacionado com o uso dos fotocatalisadores em suspensão é a sua recuperação, levando à sua utilização na forma imobilizada. Assim, o presente trabalho teve como objetivos a preparação e caracterização dos óxidos do tipo perovesquite, Sr0,93Bi0,07TiO3, imobilização em diferentes filmes/suportes e o estudo da aplicação destes fotocatalisadores imobilizados na degradação do corante AO7, sob ação da radiação ultravioleta ou visível. O Sr0,93Bi0,07TiO3 foi sintetizado pelo método cerâmico, através da dopagem do titanato de estrôncio com bismuto. A caracterização estrutural e morfológica dos pós sintetizados por difração de raios X e microscopia eletrónica de varrimento, comprova a formação da estrutura cúbica ideal da perovesquite e a morfologia esferóide dos pós com diâmetro médio na ordem dos 100 nm. Estes pós de perovesquite foram imobilizados em diferentes filmes/suportes, nomeadamente em: pastilhas de resina epóxida, filmes de híbrido di-ureiasil baseadas em cadeias de oligo(oxipropileno) e siloxano ligados através de nós-reticulação di-ureia, filmes de nafion em substratos de vidro e placas de acrílico, filmes de polimetacrilato de metilo em mistura e/ou em camadas e filmes de nafion em suportes de titânio. Os filmes com os pós foram testados na degradação de uma solução aquosa do corante AO7, com a concentração de 10 ppm, através de ensaios de fotocatálise, eletrocatálise e fotoeletrocatálise, num intervalo de tempo de 6 a 12 h, sob ação da radiação visível ou ultravioleta. O suporte de titânio para além de dar estrutura ao filme foi também utilizado como elétrodo nos ensaios de eletro e fotoeletrocatálise, com uma densidade de corrente aplicada de 1 mA cm-2, utilizando-se como eletrólito o sulfato de sódio com concentração de 5 g L-1. Os ensaios foram monitorizados por espectrofotometria de absorção molecular no ultravioleta-visível, determinação do carbono orgânico total e cromatografia líquida de alta eficiência. De entre os vários filmes preparados, os que demonstraram melhores resultados foram os filmes de nafion + pós em suporte de titânio Ti/NA/P e P/NA/Ti/NA/P nos ensaios de fotoeletrocatálise sob radiação UV com taxas de remoção de absorvância de 97,2 % e 95,2 %, respetivamente, e com estes mesmos filmes notou-se uma remoção significativa de TOC, TC e IC. Por sua vez, os filmes de PMMA 7, 8 e 9 nos ensaios de fotocatálise sob ação da radiação UV, também se destacaram na degradação do AO7 com taxas de remoção de absorvância de 68,4 %, 70,2 % e 82,4 %, respetivamente. Relativamente ao HPLC, as amostras analisadas foram as dos ensaios de fotocatálise sob ação da radiação UV, durante 6 h com os filmes 7, 8 e 9 de PMMA, e foi possível perceber o decaimento do AO7 ao longo do tempo, o que indica a eficiência destes filmes. |
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O Sr0,93Bi0,07TiO3 foi sintetizado pelo método cerâmico, através da dopagem do titanato de estrôncio com bismuto. A caracterização estrutural e morfológica dos pós sintetizados por difração de raios X e microscopia eletrónica de varrimento, comprova a formação da estrutura cúbica ideal da perovesquite e a morfologia esferóide dos pós com diâmetro médio na ordem dos 100 nm. Estes pós de perovesquite foram imobilizados em diferentes filmes/suportes, nomeadamente em: pastilhas de resina epóxida, filmes de híbrido di-ureiasil baseadas em cadeias de oligo(oxipropileno) e siloxano ligados através de nós-reticulação di-ureia, filmes de nafion em substratos de vidro e placas de acrílico, filmes de polimetacrilato de metilo em mistura e/ou em camadas e filmes de nafion em suportes de titânio. Os filmes com os pós foram testados na degradação de uma solução aquosa do corante AO7, com a concentração de 10 ppm, através de ensaios de fotocatálise, eletrocatálise e fotoeletrocatálise, num intervalo de tempo de 6 a 12 h, sob ação da radiação visível ou ultravioleta. O suporte de titânio para além de dar estrutura ao filme foi também utilizado como elétrodo nos ensaios de eletro e fotoeletrocatálise, com uma densidade de corrente aplicada de 1 mA cm-2, utilizando-se como eletrólito o sulfato de sódio com concentração de 5 g L-1. Os ensaios foram monitorizados por espectrofotometria de absorção molecular no ultravioleta-visível, determinação do carbono orgânico total e cromatografia líquida de alta eficiência. De entre os vários filmes preparados, os que demonstraram melhores resultados foram os filmes de nafion + pós em suporte de titânio Ti/NA/P e P/NA/Ti/NA/P nos ensaios de fotoeletrocatálise sob radiação UV com taxas de remoção de absorvância de 97,2 % e 95,2 %, respetivamente, e com estes mesmos filmes notou-se uma remoção significativa de TOC, TC e IC. Por sua vez, os filmes de PMMA 7, 8 e 9 nos ensaios de fotocatálise sob ação da radiação UV, também se destacaram na degradação do AO7 com taxas de remoção de absorvância de 68,4 %, 70,2 % e 82,4 %, respetivamente. Relativamente ao HPLC, as amostras analisadas foram as dos ensaios de fotocatálise sob ação da radiação UV, durante 6 h com os filmes 7, 8 e 9 de PMMA, e foi possível perceber o decaimento do AO7 ao longo do tempo, o que indica a eficiência destes filmes.Several studies have been presented in the literature in which oxides of perovskite type structure are used in suspension for the photocatalytic degradation of pollutants. However, one of the major problems related to the use of suspension photocatalysts is their recovery, leading to their use in immobilized form. Therefore, the present work had as objectives the preparation and characterization of perovskite type oxides, Sr0,93Bi0,07TiO3, immobilizing them in different films/supports, and study the application of these immobilized photocatalysts in the degradation of the AO7 dye, under the action of ultraviolet or visible radiation. The Sr0,93Bi0,07TiO3 was synthesized by the ceramic method, by doping strontium titanate with bismuth. Structural and morphological characterization of the synthesized powders by X-ray diffraction and scanning electron microscopy proves the formation of the ideal cubic structure of perovskite and the spheroidal morphology of the powders with an average diameter in the order of 100 nm. These perovskite powders were immobilized on different films/supports, namely on: epoxy resin pellets, di-ureasil hybrid films based on oligo(oxypropylene) and siloxane chains linked through di-ureasil knots-reticulation, nafion films on glass substrates and acrylic plates, polymethyl methacrylate films in blended and/or layered form, and nafion films on titanium supports. The films with the powders were tested in the degradation of an aqueous solution of the AO7 dye, with a concentration of 10 ppm, through photocatalysis, electrocatalysis, and photoelectrocatalysis assays, in a time interval of 6 to 12 h, under the action of visible or ultraviolet radiation. The titanium support besides giving structure to the film was also used as an electrode in the electro- and photoelectrocatalysis assays, with an applied current density of 1 mA cm-2, using as electrolyte sodium sulfate with a concentration of 5 g L-1. The assays were monitored by ultraviolet-visible molecular absorption spectrophotometry, total organic carbon determination, and high-performance liquid chromatography. Among the various films prepared, the ones that showed the best results were the nafion films + powders on Ti/NA/P and P/NA/Ti/NA/P titanium support in photoelectrocatalysis assays under UV radiation with absorbance removal rates of 97,2 % and 95,2 %, respectively, and with these same films a significant removal of TOC, TC and IC was noted. In turn, PMMA films 7, 8, and 9 in the photocatalysis tests under the action of UV radiation, also stood out in the degradation of AO7 with absorbance removal rates of 68,4 %, 70,2 %, and 82,4 %, respectively. Regarding HPLC, the samples analyzed were those from the UV photocatalysis trials for 6 h with PMMA films 7, 8, and 9, and it was possible to notice the decay of AO7 over time, which indicates the efficiency of these films.Pacheco, Maria José AlvelosCiríaco, Maria de Lurdes FrancouBibliorumAmorim, Leida Jusimira Gando2022-11-292022-10-102024-10-10T00:00:00Z2022-11-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.6/13203TID:203227247porinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-12-15T09:56:40Zoai:ubibliorum.ubi.pt:10400.6/13203Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T00:52:40.950984Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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Vários foram os estudos apresentados na literatura em que óxidos de estrutura do tipo perovesquite são usados em suspensão para a degradação fotocatalítica de poluentes. No entanto, um dos grandes problemas relacionado com o uso dos fotocatalisadores em suspensão é a sua recuperação, levando à sua utilização na forma imobilizada. Assim, o presente trabalho teve como objetivos a preparação e caracterização dos óxidos do tipo perovesquite, Sr0,93Bi0,07TiO3, imobilização em diferentes filmes/suportes e o estudo da aplicação destes fotocatalisadores imobilizados na degradação do corante AO7, sob ação da radiação ultravioleta ou visível. O Sr0,93Bi0,07TiO3 foi sintetizado pelo método cerâmico, através da dopagem do titanato de estrôncio com bismuto. A caracterização estrutural e morfológica dos pós sintetizados por difração de raios X e microscopia eletrónica de varrimento, comprova a formação da estrutura cúbica ideal da perovesquite e a morfologia esferóide dos pós com diâmetro médio na ordem dos 100 nm. Estes pós de perovesquite foram imobilizados em diferentes filmes/suportes, nomeadamente em: pastilhas de resina epóxida, filmes de híbrido di-ureiasil baseadas em cadeias de oligo(oxipropileno) e siloxano ligados através de nós-reticulação di-ureia, filmes de nafion em substratos de vidro e placas de acrílico, filmes de polimetacrilato de metilo em mistura e/ou em camadas e filmes de nafion em suportes de titânio. Os filmes com os pós foram testados na degradação de uma solução aquosa do corante AO7, com a concentração de 10 ppm, através de ensaios de fotocatálise, eletrocatálise e fotoeletrocatálise, num intervalo de tempo de 6 a 12 h, sob ação da radiação visível ou ultravioleta. O suporte de titânio para além de dar estrutura ao filme foi também utilizado como elétrodo nos ensaios de eletro e fotoeletrocatálise, com uma densidade de corrente aplicada de 1 mA cm-2, utilizando-se como eletrólito o sulfato de sódio com concentração de 5 g L-1. Os ensaios foram monitorizados por espectrofotometria de absorção molecular no ultravioleta-visível, determinação do carbono orgânico total e cromatografia líquida de alta eficiência. De entre os vários filmes preparados, os que demonstraram melhores resultados foram os filmes de nafion + pós em suporte de titânio Ti/NA/P e P/NA/Ti/NA/P nos ensaios de fotoeletrocatálise sob radiação UV com taxas de remoção de absorvância de 97,2 % e 95,2 %, respetivamente, e com estes mesmos filmes notou-se uma remoção significativa de TOC, TC e IC. Por sua vez, os filmes de PMMA 7, 8 e 9 nos ensaios de fotocatálise sob ação da radiação UV, também se destacaram na degradação do AO7 com taxas de remoção de absorvância de 68,4 %, 70,2 % e 82,4 %, respetivamente. Relativamente ao HPLC, as amostras analisadas foram as dos ensaios de fotocatálise sob ação da radiação UV, durante 6 h com os filmes 7, 8 e 9 de PMMA, e foi possível perceber o decaimento do AO7 ao longo do tempo, o que indica a eficiência destes filmes. |
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