Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: França, Marcela Dias
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17526
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.88
Resumo: In the present work, synthesis routes were studied in order to obtain TiO2-based catalysts with high photocatalytic activity. The variables synthesis evaluated were: titanium tetraisopropoxide / 2-propanol molar ratio, hydrolysis temperature, stirring time after hydrolysis, heat treatment and stirring type. The 16 synthesized catalysts called M01 to M16 were obtained using fractional factorial design 25-1. The results of photodegradation reactions showed to be satisfactory, leading to 89; 98 and 100% discoloration and 33; 49 and 62% mineralization of P4R dye. P25 catalyst led to 100% discoloration and 83% mineralization. XRD results showed the catalysts presented high crystallinity and crystallite size estimated at 14.90; 15.90 and 6.58 nm for M02, M03 and M10. Furthermore XRD showed the predominance of anatase phase in all catalysts while the brookite phase was detected only in catalysts submitted to hydrothermal treatment. Values found for BET surface area were 48.99; 54.80 and 176.60 m2/g, and catalysts submitted to hydrothermal heat treatment showed the largest surface areas. Moreover, a study in order to increase the efficiency of the M10 was carried out evaluating stirring time and heat treatment time variables separately. The stirring time was raised to 24 hours and hydrothermal reaction time was evaluated in 2; 4; 8; 12 and 16 hours leading to 45; 62; 75; 66 e 60% mineralization, respectively. A composite was then synthesized by associating M20 catalyst with zinc phthalocyanine photosensitizer dye obtaining the composite M20/ZnPc 1.6% m/m. The resulted compound presented a considerable improvement in efficiency by using sunlight as the radiation source. M20 / FtZn 1.6% m/m composite obtained 75.71% mineralization against 68% using M20 pure catalyst. By the use of dye association with M20 was observed a larger effect in discoloration. Results showed 79% discoloration for M19 catalyst whereas M20/FtZn 1.6% m/m obtained 96% discoloration, both from accumulated irradiation dose of 300 kJ/m2.
id UFU_250044056b642184c4677d5432424e9a
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/17526
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solarSínteseDióxido de titânioFotocatáliseHidrotermalDióxido de titânio - SínteseFotocatáliseSynthesisTitanium dioxidePhotocatalysisHydrothermalCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAIn the present work, synthesis routes were studied in order to obtain TiO2-based catalysts with high photocatalytic activity. The variables synthesis evaluated were: titanium tetraisopropoxide / 2-propanol molar ratio, hydrolysis temperature, stirring time after hydrolysis, heat treatment and stirring type. The 16 synthesized catalysts called M01 to M16 were obtained using fractional factorial design 25-1. The results of photodegradation reactions showed to be satisfactory, leading to 89; 98 and 100% discoloration and 33; 49 and 62% mineralization of P4R dye. P25 catalyst led to 100% discoloration and 83% mineralization. XRD results showed the catalysts presented high crystallinity and crystallite size estimated at 14.90; 15.90 and 6.58 nm for M02, M03 and M10. Furthermore XRD showed the predominance of anatase phase in all catalysts while the brookite phase was detected only in catalysts submitted to hydrothermal treatment. Values found for BET surface area were 48.99; 54.80 and 176.60 m2/g, and catalysts submitted to hydrothermal heat treatment showed the largest surface areas. Moreover, a study in order to increase the efficiency of the M10 was carried out evaluating stirring time and heat treatment time variables separately. The stirring time was raised to 24 hours and hydrothermal reaction time was evaluated in 2; 4; 8; 12 and 16 hours leading to 45; 62; 75; 66 e 60% mineralization, respectively. A composite was then synthesized by associating M20 catalyst with zinc phthalocyanine photosensitizer dye obtaining the composite M20/ZnPc 1.6% m/m. The resulted compound presented a considerable improvement in efficiency by using sunlight as the radiation source. M20 / FtZn 1.6% m/m composite obtained 75.71% mineralization against 68% using M20 pure catalyst. By the use of dye association with M20 was observed a larger effect in discoloration. Results showed 79% discoloration for M19 catalyst whereas M20/FtZn 1.6% m/m obtained 96% discoloration, both from accumulated irradiation dose of 300 kJ/m2.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisDoutor em QuímicaNo presente trabalho, estudou-se rotas de síntese para obtenção TiO2 com alta atividade fotocatalítica. As variáveis de síntese avaliadas foram: razão molar do tetraisopropóxido de titânio/2-propanol, temperatura de hidrólise, tempo de agitação após hidrólise, tipo de tratamento térmico e tipo de agitação. As sínteses foram realizadas, usando o planejamento fatorial fracionado 25-1, em que foram sintetizados 16 catalisadores, denominados de M01 a M16. Os resultados das reações de fotodegradação, usando M02, M03 e M10 levaram à descoloração do corante Ponceau 4R de 89; 98 e 100%, respectivamente, com mineralização de 33; 49 e 62%. Com TiO2 P25, obteve-se descoloração de 100% e mineralização de 83%. Os resultados de difratometria de raios X mostraram que todos os catalisadores apresentaram alta cristalinidade, predominância de fase anatase e tamanho de cristalito estimado de 14,90; 15,90 e 6,58 nm para M02, M03 e M10, respectivamente. Aqueles que foram submetidos ao tratamento térmico hidrotermal apresentaram fase broquita. Os valores encontrados para área superficial foram 48,99; 54,80 e 176,60 m2/g, cujos catalisadores submetidos ao tratamento térmico hidrotermal apresentaram as maiores áreas superficiais. No estudo realizado para aumentar a eficiência do M10, foram avaliadas quantitativamente as variáveis tempo de agitação e tempo de tratamento térmico. Elevou-se o tempo de agitação para 24 horas, e avaliou-se o tempo de tratamento hidrotermal em 2; 4; 8; 12 e 16 horas, obtendo respectivamente as seguintes mineralizações 45; 62; 75; 66 e 60%. Nessas condições obteve-se o catalisador com maior eficiência denominado M20. Após obtenção do M20, foi sintetizado um compósito, associando o M20 com o corante fotossensibilizador FtZn, obtendo-se o compósito M20/FtZn 1,6% m/m, que apresentou alta eficiência quando irradiado com luz solar. Obteve-se mineralização de 68% para o catalisador M20, e de 76% para o M19/FtZn 1,6% m/m. O efeito na descoloração do corante usando o compósito foi ainda mais acentuado, porque, com uma dose de irradiação acumulada de 300 kJ/m2, a descoloração usando o catalisador M20, foi de 79%, ao passo que para o M20/FtZn 1,6% m/m foi de 96%.Universidade Federal de UberlândiaBRPrograma de Pós-graduação Multi-Institucional em Quimica (UFG - UFMS - UFU)Ciências Exatas e da TerraUFUMachado, Antonio Eduardo da Horahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787079P6Trovó, Alam Gustavohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4770357Z6Assunção, Rosana Maria Nascimento dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721828J3Okano, Laura Tiemihttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4723057U7Fiqueiredo, Alberthmeiry Teixeira dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705873H9França, Marcela Dias2016-06-22T18:49:00Z2016-01-072016-06-22T18:49:00Z2015-07-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfFRANÇA, Marcela Dias. Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar. 2015. 107 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.88.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17526https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.88porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2021-03-05T18:19:16Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/17526Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-03-05T18:19:16Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar
title Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar
spellingShingle Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar
França, Marcela Dias
Síntese
Dióxido de titânio
Fotocatálise
Hidrotermal
Dióxido de titânio - Síntese
Fotocatálise
Synthesis
Titanium dioxide
Photocatalysis
Hydrothermal
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
title_short Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar
title_full Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar
title_fullStr Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar
title_full_unstemmed Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar
title_sort Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar
author França, Marcela Dias
author_facet França, Marcela Dias
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Machado, Antonio Eduardo da Hora
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787079P6
Trovó, Alam Gustavo
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4770357Z6
Assunção, Rosana Maria Nascimento de
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721828J3
Okano, Laura Tiemi
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4723057U7
Fiqueiredo, Alberthmeiry Teixeira de
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705873H9
dc.contributor.author.fl_str_mv França, Marcela Dias
dc.subject.por.fl_str_mv Síntese
Dióxido de titânio
Fotocatálise
Hidrotermal
Dióxido de titânio - Síntese
Fotocatálise
Synthesis
Titanium dioxide
Photocatalysis
Hydrothermal
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
topic Síntese
Dióxido de titânio
Fotocatálise
Hidrotermal
Dióxido de titânio - Síntese
Fotocatálise
Synthesis
Titanium dioxide
Photocatalysis
Hydrothermal
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
description In the present work, synthesis routes were studied in order to obtain TiO2-based catalysts with high photocatalytic activity. The variables synthesis evaluated were: titanium tetraisopropoxide / 2-propanol molar ratio, hydrolysis temperature, stirring time after hydrolysis, heat treatment and stirring type. The 16 synthesized catalysts called M01 to M16 were obtained using fractional factorial design 25-1. The results of photodegradation reactions showed to be satisfactory, leading to 89; 98 and 100% discoloration and 33; 49 and 62% mineralization of P4R dye. P25 catalyst led to 100% discoloration and 83% mineralization. XRD results showed the catalysts presented high crystallinity and crystallite size estimated at 14.90; 15.90 and 6.58 nm for M02, M03 and M10. Furthermore XRD showed the predominance of anatase phase in all catalysts while the brookite phase was detected only in catalysts submitted to hydrothermal treatment. Values found for BET surface area were 48.99; 54.80 and 176.60 m2/g, and catalysts submitted to hydrothermal heat treatment showed the largest surface areas. Moreover, a study in order to increase the efficiency of the M10 was carried out evaluating stirring time and heat treatment time variables separately. The stirring time was raised to 24 hours and hydrothermal reaction time was evaluated in 2; 4; 8; 12 and 16 hours leading to 45; 62; 75; 66 e 60% mineralization, respectively. A composite was then synthesized by associating M20 catalyst with zinc phthalocyanine photosensitizer dye obtaining the composite M20/ZnPc 1.6% m/m. The resulted compound presented a considerable improvement in efficiency by using sunlight as the radiation source. M20 / FtZn 1.6% m/m composite obtained 75.71% mineralization against 68% using M20 pure catalyst. By the use of dye association with M20 was observed a larger effect in discoloration. Results showed 79% discoloration for M19 catalyst whereas M20/FtZn 1.6% m/m obtained 96% discoloration, both from accumulated irradiation dose of 300 kJ/m2.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-07-15
2016-06-22T18:49:00Z
2016-01-07
2016-06-22T18:49:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv FRANÇA, Marcela Dias. Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar. 2015. 107 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.88.
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17526
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.88
identifier_str_mv FRANÇA, Marcela Dias. Síntese e caracterização de óxidos semicondutores com atividade fotocatalítica ampliada, para aplicação em fotocatálise heterogênea solar. 2015. 107 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.88.
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17526
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.88
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
BR
Programa de Pós-graduação Multi-Institucional em Quimica (UFG - UFMS - UFU)
Ciências Exatas e da Terra
UFU
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
BR
Programa de Pós-graduação Multi-Institucional em Quimica (UFG - UFMS - UFU)
Ciências Exatas e da Terra
UFU
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1813711591234863104