Síntese, caracterização e propriedades fotocatalíticas de diferentes nanocompósitos TiO2/C
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2012 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPR |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1884/27762 |
Resumo: | Resumo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver a síntese de nanopartículas de TiO2 pelo processo sol-gel com 3 tamanhos diferentes. Após estudo, três amostras foram obti-das. Estas amostras foram comparadas com as nanopartículas de TiO2-P25 comercial. Novos nanocompósitos foram formados entre as nanopartículas de TiO2 - obtidas pelo método sol-gel - e o polifurfuril álcool (PFA), através de duas rotas de síntese, ba-seadas na adição do furfuril álcool antes e após a formação das nanopartículas de TiO2. As amostras TiO2/PFA preparadas foram submetidas a pirólise numa temperatura de 900ºC, obtendo-se os nanocompósitos TiO2/C, em seguida foram caracterizadas por difratometria de raios X, espectroscopia Raman e IV-TF. Os nanocompósitos TiO2/C pro-duzidos foram avaliados através de em ensaios de adsorção e degradação fotocatalítica de corantes orgânicos reativos. Os melhores resultados obtidos foram para os nanocompósitos produzidos após a formação das nanopartículas de TiO2, em especial a amostra TiO2/C-0.2-0.4 com fase majoritária rutilo em presença de carbono desordenado, fato não encontrado na literatura para esta rota de síntese. Partindo-se desta amostra foi realizado estudo mais aprofun-dado, visando melhor compreensão a respeito da influência do tratamento térmico nas composições e propriedades dos catalisadores. Para tanto amostras TiO2/PFA-0.2-0.4 foram preparadas e pirolisadas em temperaturas de 400°C, 500°C, 600°C, 700°C e 900°C, visando a síntese de diferentes nanocompósitos TiO2/C-0.2-0.4. Comparativa-mente o mesmo procedimento foi realizado para sua amostra de origem TiO2-0.2 sem carbono. Como são diversas as variáveis de síntese, foi realizado um planejamento fatorial fracionário 24-1 para os nanocompósitos TiO2/C buscando avaliar simultaneamente o efei-to de quatro variáveis importantes : temperatura de síntese, proporção de catalisador, proporção Ti:FA e temperatura de pirólise. Comparativamente realizou-se o planejamento fatorial 23 somente com amostras de TiO2 para confirmação de que os ótimos resultados de adsorção e degradação fotoca-talítica obtidos para as amostras sintetizadas TiO2/C não ocorreram somente em virtude da presença da fase rutilo, mas sim devido à presença de efeito sinérgico entre as estru-turas de carbono desordenado e o óxido. A partir das informações obtidas nos estudos anteriores, foi realizado um estudo da influência da quantidade de carbono presente nos nanocompósitos. Para tanto, dife-rentes amostras foram feitas com quantidades crescentes de polímero. As amostras fo-ram pirolisadas, caracterizadas e submetidas a ensaios de adsorção e fotocatálise hete-rogênea. Por fim, em função dos resultados promissores obtidos nos estudos com o reator fotoquímico de bancada com radiação artificial, e visando simplificar o sistema de trata-mento em estudo, ensaios de degradação fotocatalítica foram conduzidos na presença de radiação solar com amostras de diferentes composições estruturais. Também foi avaliado a amostra TiO2-0.2 que deu origem aos nanocompósitos estudados e também comparati-vamente o comercial TiO2-P25 Ficou comprovado que as amostras TiO2/C apresentam excelentes respostas ca-talíticas e de adsorção, sendo que amostras com alta proporção da fase rutilo apresenta-ram os melhores resultados, tanto sob radiação artificial quanto sob radiação solar |
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Costa, Elias daZarbin, Aldo José Gorgatti, 1968-Zamora, Patricio Guillermo Peralta, 1962-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciencias Exatas. Programa de Pós-Graduaçao em Química2012-08-27T17:59:29Z2012-08-27T17:59:29Z2012-08-27http://hdl.handle.net/1884/27762Resumo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver a síntese de nanopartículas de TiO2 pelo processo sol-gel com 3 tamanhos diferentes. Após estudo, três amostras foram obti-das. Estas amostras foram comparadas com as nanopartículas de TiO2-P25 comercial. Novos nanocompósitos foram formados entre as nanopartículas de TiO2 - obtidas pelo método sol-gel - e o polifurfuril álcool (PFA), através de duas rotas de síntese, ba-seadas na adição do furfuril álcool antes e após a formação das nanopartículas de TiO2. As amostras TiO2/PFA preparadas foram submetidas a pirólise numa temperatura de 900ºC, obtendo-se os nanocompósitos TiO2/C, em seguida foram caracterizadas por difratometria de raios X, espectroscopia Raman e IV-TF. Os nanocompósitos TiO2/C pro-duzidos foram avaliados através de em ensaios de adsorção e degradação fotocatalítica de corantes orgânicos reativos. Os melhores resultados obtidos foram para os nanocompósitos produzidos após a formação das nanopartículas de TiO2, em especial a amostra TiO2/C-0.2-0.4 com fase majoritária rutilo em presença de carbono desordenado, fato não encontrado na literatura para esta rota de síntese. Partindo-se desta amostra foi realizado estudo mais aprofun-dado, visando melhor compreensão a respeito da influência do tratamento térmico nas composições e propriedades dos catalisadores. Para tanto amostras TiO2/PFA-0.2-0.4 foram preparadas e pirolisadas em temperaturas de 400°C, 500°C, 600°C, 700°C e 900°C, visando a síntese de diferentes nanocompósitos TiO2/C-0.2-0.4. Comparativa-mente o mesmo procedimento foi realizado para sua amostra de origem TiO2-0.2 sem carbono. Como são diversas as variáveis de síntese, foi realizado um planejamento fatorial fracionário 24-1 para os nanocompósitos TiO2/C buscando avaliar simultaneamente o efei-to de quatro variáveis importantes : temperatura de síntese, proporção de catalisador, proporção Ti:FA e temperatura de pirólise. Comparativamente realizou-se o planejamento fatorial 23 somente com amostras de TiO2 para confirmação de que os ótimos resultados de adsorção e degradação fotoca-talítica obtidos para as amostras sintetizadas TiO2/C não ocorreram somente em virtude da presença da fase rutilo, mas sim devido à presença de efeito sinérgico entre as estru-turas de carbono desordenado e o óxido. A partir das informações obtidas nos estudos anteriores, foi realizado um estudo da influência da quantidade de carbono presente nos nanocompósitos. Para tanto, dife-rentes amostras foram feitas com quantidades crescentes de polímero. As amostras fo-ram pirolisadas, caracterizadas e submetidas a ensaios de adsorção e fotocatálise hete-rogênea. Por fim, em função dos resultados promissores obtidos nos estudos com o reator fotoquímico de bancada com radiação artificial, e visando simplificar o sistema de trata-mento em estudo, ensaios de degradação fotocatalítica foram conduzidos na presença de radiação solar com amostras de diferentes composições estruturais. Também foi avaliado a amostra TiO2-0.2 que deu origem aos nanocompósitos estudados e também comparati-vamente o comercial TiO2-P25 Ficou comprovado que as amostras TiO2/C apresentam excelentes respostas ca-talíticas e de adsorção, sendo que amostras com alta proporção da fase rutilo apresenta-ram os melhores resultados, tanto sob radiação artificial quanto sob radiação solarapplication/pdfTesesNanopartículasDioxido de titanioFotocatáliseSíntese, caracterização e propriedades fotocatalíticas de diferentes nanocompósitos TiO2/Cinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - COSTA, ELIAS DA.pdfapplication/pdf3640801https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27762/1/R%20-%20T%20-%20COSTA%2c%20ELIAS%20DA.pdf72daa985fc343a15cabac03a2b43a723MD51open accessTEXTR - T - COSTA, ELIAS DA.pdf.txtR - T - COSTA, ELIAS DA.pdf.txtExtracted Texttext/plain258314https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27762/2/R%20-%20T%20-%20COSTA%2c%20ELIAS%20DA.pdf.txtb8cf5c5353d43d9e8e3805f5c79560a8MD52open accessTHUMBNAILR - T - COSTA, ELIAS DA.pdf.jpgR - T - COSTA, ELIAS DA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1214https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27762/3/R%20-%20T%20-%20COSTA%2c%20ELIAS%20DA.pdf.jpg31cb1728379b9dbc735d4b0d7828815aMD53open access1884/277622016-04-08 05:37:03.905open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/27762Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082016-04-08T08:37:03Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false |
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