Filmes de ZnO contendo nanopartículas de ouro depositados em materiais magnéticos : síntese e eficiência na fotodegradação catalítica de corantes têxteis
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMT |
Texto Completo: | http://ri.ufmt.br/handle/1/3555 |
Resumo: | This study shows the synthesis, characterization and photocatalytic efficiency of ZnO coated semiconductor magnetic films obtained through a new chemical manufacturing approach assisted by the thermo decomposition of urea in aqueous solutions, which provided a controlled increase in pH and rendered a superior adhesion of the ZnO phase around the magnetite nanoparticles (Fe3O4) as a great advantage over other types of commonly used alkaline agents such as NaOH and NH4OH. This material (Fe3O4@mZnO) was used as a solid support for the anchoring of highly dispersed gold (Au) nanoparticles (≈5 nm) on its surface forming the hybrid (Fe3O4@mZnO@Au) enhancing the catalytic activity. The solids were characterized by Transmission Electron Microscopy (TEM), High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM), X-ray Dispersive Spectroscopy (EDS) X-ray Diffraction Spectroscopy (DRX), Lightning Photoelectron Spectroscopy (XPS), UV-Vis Spectroscopy, Vibrant Sample Magnetometry (VSM), Inductive Coupling Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) by the Brunauer method, Emmett, Teller (BET) to obtain a complete physical and morphological profile. In order to evaluate the efficiency of the photocatalytic activity of the materials the decomposition reaction of the textile dye rhodamine B in aqueous solutions at 15º C was used and could be quickly separated by the application of a neodymium magnet in contact with the wall of the reactor, which made possible the reuse of these nano catalysts in up to 12 cycles, dispensing more costly and less adequate methods of separation. Monitoring leaching of free Zn species during catalyst manufacture suggests that the use of urea substantially decreased the formation of non-magnetic species and provided a higher mass yield of the magnetic composite compared to an analog protocol using NaOH and as a consequence a higher photocatalytic efficiency. Since the material decorated with Au NPs made it even more promising in the photocatalytic activity under visible artificial light. |
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Filmes de ZnO contendo nanopartículas de ouro depositados em materiais magnéticos : síntese e eficiência na fotodegradação catalítica de corantes têxteisCompósitos magnéticosFotodegradaçãoNanomateriaisNanopartículas de ouroCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAMagnetic compositesPhotodegradationNanomaterialsGold nanoparticlesThis study shows the synthesis, characterization and photocatalytic efficiency of ZnO coated semiconductor magnetic films obtained through a new chemical manufacturing approach assisted by the thermo decomposition of urea in aqueous solutions, which provided a controlled increase in pH and rendered a superior adhesion of the ZnO phase around the magnetite nanoparticles (Fe3O4) as a great advantage over other types of commonly used alkaline agents such as NaOH and NH4OH. This material (Fe3O4@mZnO) was used as a solid support for the anchoring of highly dispersed gold (Au) nanoparticles (≈5 nm) on its surface forming the hybrid (Fe3O4@mZnO@Au) enhancing the catalytic activity. The solids were characterized by Transmission Electron Microscopy (TEM), High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM), X-ray Dispersive Spectroscopy (EDS) X-ray Diffraction Spectroscopy (DRX), Lightning Photoelectron Spectroscopy (XPS), UV-Vis Spectroscopy, Vibrant Sample Magnetometry (VSM), Inductive Coupling Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) by the Brunauer method, Emmett, Teller (BET) to obtain a complete physical and morphological profile. In order to evaluate the efficiency of the photocatalytic activity of the materials the decomposition reaction of the textile dye rhodamine B in aqueous solutions at 15º C was used and could be quickly separated by the application of a neodymium magnet in contact with the wall of the reactor, which made possible the reuse of these nano catalysts in up to 12 cycles, dispensing more costly and less adequate methods of separation. Monitoring leaching of free Zn species during catalyst manufacture suggests that the use of urea substantially decreased the formation of non-magnetic species and provided a higher mass yield of the magnetic composite compared to an analog protocol using NaOH and as a consequence a higher photocatalytic efficiency. Since the material decorated with Au NPs made it even more promising in the photocatalytic activity under visible artificial light.FAPEMATEsse estudo retrata a síntese, caracterização e eficiência fotocatalítica de nanopartículas magnéticas revestidas com filmes de ZnO dopado com nanopartículas de Au obtidas por meio de uma abordagem sintética diferenciada assistida pela termodecomposição da ureia em soluções aquosas contendo os precursores dos materiais obtidos. O protocolo sintético desenvolvido proporcionou um aumento controlado de pH e conferiu uma nucleação seletiva mais eficaz da fase ZnO ao redor das nanopartículas de magnetita (Fe3O4) comparada com a obtida utilizando outros tipos de agentes alcalizantes como NaOH e NH4OH. O catalisador com propriedades magnéticas e semicondutoras (Fe3O4@mZnO) foi utilizado como suporte sólido para ancoragem de nanopartículas (NPs) de ouro Au altamente dispersas (≈ 5 nm) na sua superfície formando um híbrido inorgânico (Fe3O4@mZnO@Au). Os sólidos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (MET-AR), Espectroscopia Dispersiva Em Energia de Raios X (EDS) Espectroscopia de Difração Raios-X (DRX), Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios X (XPS), Espectroscopia UV-Vis, Magnetometria de Amostra Vibrante (VSM), Espectroscopia de Emissão Atômica por Plasma de Acoplamento Indutivo (ICP-AES), pelo método de Brunauer, Emmett, Teller (BET) para a obtenção de um completo perfil físico-químico e morfológico dos materiais fabricados. As propriedades fotocatalíticas dos novos materiais e o seu uso como um agente de rápida recuperação em meios líquidos foram avaliadas na degradação de soluções aquosas do corante Rodamina B. Os catalisadores mostraram proeminente atividade na degradação das soluções alvos com a possibilidade de utilização por até 12 ciclos catalíticos. A propriedade magnética do material garantiu um rápido e eficiente isolamento do sólido disperso na solução fotodegradada e métodos comumente utilizados em sistemas heterogêneos como filtração e a centrifugação não foram necessários. O monitoramento da lixiviação de espécies de Zn livres durante a fabricação do catalisador sugere que o uso de ureia diminuiu substancialmente a formação de espécies não magnéticas e proporcionou um maior rendimento em massa do compósito magnético quando comparado com um protocolo análogo usando NaOH.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET)UFMT CUC - CuiabáPrograma de Pós-Graduação em QuímicaJacinto, Marcos Joséhttp://lattes.cnpq.br/3542379839367052Jacinto, Marcos José840.553.831-34http://lattes.cnpq.br/3542379839367052Silva, Virgínia Claudia Paulino272.585.518-75http://lattes.cnpq.br/0840002018932533840.553.831-34Gomes, Francisco Edvan Rodrigues816.978.723-87http://lattes.cnpq.br/4086250599010449Silva, Robes Alves da2022-10-31T17:35:28Z2018-05-222022-10-31T17:35:28Z2018-04-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSILVA, Robes Alves da. Filmes de ZnO contendo nanopartículas de ouro depositados em materiais magnéticos: síntese e eficiência na fotodegradação catalítica de corantes têxteis. 2018. 94 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra, Cuiabá, 2018.http://ri.ufmt.br/handle/1/3555porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2022-11-02T07:02:45Zoai:localhost:1/3555Repositório InstitucionalPUBhttp://ri.ufmt.br/oai/requestjordanbiblio@gmail.comopendoar:2022-11-02T07:02:45Repositório Institucional da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false |
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