Síntese e caracterização de dióxido de titânio decorado com terras raras aplicado à fotocatálise
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2024 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UEL |
Texto Completo: | https://repositorio.uel.br/handle/123456789/16947 |
Resumo: | Resumo: Novos processos oxidativos avançados visando a degradação de poluentes vêm sendo estudados em todo o mundo, sendo a fotocatálise heterogênea uma dessas tecnologias, onde um semicondutor sob radiação suficientemente energética promove a formação de pares elétron-lacuna e radicais oxidantes responsáveis pela degradação de moléculas orgânicas Pelo fato da excitação eletrônica em alguns óxidos semicondutores ocorrer em regiões mais energéticas do espectro, principalmente sob ultravioleta, a eficiência destes óxidos, comparado a óxidos que absorvem luz na região do visível, torna-se reduzida Dessa forma, o objetivo principal deste trabalho foi sintetizar e caracterizar nanopartículas de TiO2 decoradas com o par Er3+/Yb3+ empregando o método de Pechini, buscando aumentar a eficiência fotocatalítica do óxido por meio das propriedades fotoluminescentes dos terras raras Er3+ e Yb3+, através de processos de conversão ascendente de energia (up-conversion) Um planejamento fatorial analisando a resposta de degradação do azul de metileno permitiu verificar que há uma tendência de maior eficiência à medida que se aumenta a temperatura (5°C) e diminui-se a concentração (,1 mol % Er3+/Yb3+) em maior tempo (8h) de calcinação Para estes níveis foram sintetizadas partículas com maior proporção de rutilo (> 63 %) com energia de band gap em média 2,96 eV e decoração abaixo da concentração de saturação das espécies Er3+ e Yb3+ na superfície do TiO2, suficiente para promover emissões pontuais e diretas sobre a superfície do fotocatalisador nas regiões verde (525 e 55 nm) e vermelha (665 nm) do espectro solar Em uma segunda etapa, o óxido decorado de maior eficiência fotocatalítica sob radiação infravermelha foi aplicado na degradação do fármaco cloridrato de sertralina (poluente emergente), apresentando uma taxa de degradação em torno de 8 % maior, após 9 minutos de irradiação, quando comparada a do TiO2 não decorado |
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Síntese e caracterização de dióxido de titânio decorado com terras raras aplicado à fotocatáliseNanotecnologiaDióxido de titânioFotocatáliseTitanium dioxidePhotocatalysisNanotechnologyResumo: Novos processos oxidativos avançados visando a degradação de poluentes vêm sendo estudados em todo o mundo, sendo a fotocatálise heterogênea uma dessas tecnologias, onde um semicondutor sob radiação suficientemente energética promove a formação de pares elétron-lacuna e radicais oxidantes responsáveis pela degradação de moléculas orgânicas Pelo fato da excitação eletrônica em alguns óxidos semicondutores ocorrer em regiões mais energéticas do espectro, principalmente sob ultravioleta, a eficiência destes óxidos, comparado a óxidos que absorvem luz na região do visível, torna-se reduzida Dessa forma, o objetivo principal deste trabalho foi sintetizar e caracterizar nanopartículas de TiO2 decoradas com o par Er3+/Yb3+ empregando o método de Pechini, buscando aumentar a eficiência fotocatalítica do óxido por meio das propriedades fotoluminescentes dos terras raras Er3+ e Yb3+, através de processos de conversão ascendente de energia (up-conversion) Um planejamento fatorial analisando a resposta de degradação do azul de metileno permitiu verificar que há uma tendência de maior eficiência à medida que se aumenta a temperatura (5°C) e diminui-se a concentração (,1 mol % Er3+/Yb3+) em maior tempo (8h) de calcinação Para estes níveis foram sintetizadas partículas com maior proporção de rutilo (> 63 %) com energia de band gap em média 2,96 eV e decoração abaixo da concentração de saturação das espécies Er3+ e Yb3+ na superfície do TiO2, suficiente para promover emissões pontuais e diretas sobre a superfície do fotocatalisador nas regiões verde (525 e 55 nm) e vermelha (665 nm) do espectro solar Em uma segunda etapa, o óxido decorado de maior eficiência fotocatalítica sob radiação infravermelha foi aplicado na degradação do fármaco cloridrato de sertralina (poluente emergente), apresentando uma taxa de degradação em torno de 8 % maior, após 9 minutos de irradiação, quando comparada a do TiO2 não decoradoDissertação (Mestrado em Química) - Universidade Estadual de Londrina, Centro de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em QuímicaAbstract: New advanced oxidative processes aiming at the degradation of pollutants have been studied all over the world, with heterogeneous photocatalysis being one of these technologies, where a semiconductor under sufficiently energetic radiation promotes the formation of electron-gap pairs and oxidative radicals responsible for the degradation of organic molecules Because the electronic excitation in some semiconductor oxides occurs at more energetic regions of the electromagnetic spectrum, especially under ultraviolet, the efficiency of these oxides, compared to oxides that absorbs light in the visible range, becomes reduced Thus, the main objective of this work was to synthesize and characterize TiO2 particles decorated with the Er3+/Yb3+ pair using the Pechini method, aiming to increase the photocatalytic efficiency of the oxide through the photoluminescent properties of the rare earth Er3+ and Yb3+, through up-conversion process A factorial design analyzing the degradation response of methylene blue showed that there is a tendency for higher efficiency as the temperature increases (5°C) and the concentration (,1 mol % Er3+/Yb3+) is decreased in longer (8h) of calcination Particles with higher ratio of rutile (> 63 %) with band gap energy averaging 296 eV and decoration below the saturation concentration of the Er3+ and Yb3+ species on the surface of TiO2 were synthesized for these levels, sufficient to promote punctual emissions in green (525 and 55 nm) and red (665 nm) regions In a second step, the oxide of enhanced photocatalytic efficiency under infrared radiation was applied in the degradation of the drug sertraline hydrochloride (emergent pollutant), presenting a degradation rate around 8 % higher, after 9 minutes of irradiation, when compared to that of TiO2 not decoratedMatos, Roberto de [Orientador]Dall'Antonia, Luiz HenriqueRinaldi, Andrelson WellingtonBenuto, Beatriz Caetano2024-05-01T15:17:09Z2024-05-01T15:17:09Z2019.0012.04.2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/16947porMestradoQuímicaCentro de Ciências ExatasPrograma de Pós-Graduação em QuímicaLondrinareponame:Repositório Institucional da UELinstname:Universidade Estadual de Londrina (UEL)instacron:UELinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-07-12T04:19:57Zoai:repositorio.uel.br:123456789/16947Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bibliotecadigital.uel.br/PUBhttp://www.bibliotecadigital.uel.br/OAI/oai2.phpbcuel@uel.br||opendoar:2024-07-12T04:19:57Repositório Institucional da UEL - Universidade Estadual de Londrina (UEL)false |
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Resumo: Novos processos oxidativos avançados visando a degradação de poluentes vêm sendo estudados em todo o mundo, sendo a fotocatálise heterogênea uma dessas tecnologias, onde um semicondutor sob radiação suficientemente energética promove a formação de pares elétron-lacuna e radicais oxidantes responsáveis pela degradação de moléculas orgânicas Pelo fato da excitação eletrônica em alguns óxidos semicondutores ocorrer em regiões mais energéticas do espectro, principalmente sob ultravioleta, a eficiência destes óxidos, comparado a óxidos que absorvem luz na região do visível, torna-se reduzida Dessa forma, o objetivo principal deste trabalho foi sintetizar e caracterizar nanopartículas de TiO2 decoradas com o par Er3+/Yb3+ empregando o método de Pechini, buscando aumentar a eficiência fotocatalítica do óxido por meio das propriedades fotoluminescentes dos terras raras Er3+ e Yb3+, através de processos de conversão ascendente de energia (up-conversion) Um planejamento fatorial analisando a resposta de degradação do azul de metileno permitiu verificar que há uma tendência de maior eficiência à medida que se aumenta a temperatura (5°C) e diminui-se a concentração (,1 mol % Er3+/Yb3+) em maior tempo (8h) de calcinação Para estes níveis foram sintetizadas partículas com maior proporção de rutilo (> 63 %) com energia de band gap em média 2,96 eV e decoração abaixo da concentração de saturação das espécies Er3+ e Yb3+ na superfície do TiO2, suficiente para promover emissões pontuais e diretas sobre a superfície do fotocatalisador nas regiões verde (525 e 55 nm) e vermelha (665 nm) do espectro solar Em uma segunda etapa, o óxido decorado de maior eficiência fotocatalítica sob radiação infravermelha foi aplicado na degradação do fármaco cloridrato de sertralina (poluente emergente), apresentando uma taxa de degradação em torno de 8 % maior, após 9 minutos de irradiação, quando comparada a do TiO2 não decorado |
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