Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas com revestimento duplo de sílica e dióxido de titânio com elevada atividade fotocatalítica para degradação do corante azul de metileno

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fernandes, Ítalo Lacerda
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/43308
Resumo: Tese (Doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2021.
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Diversas técnicas foram utilizadas para caracterizar as propriedades do nanocompósito NPM@SiO2@TiO2. A Microscopia de Força Atômica revelou NPM da ordem de 5 nm, coerentes com as tamanho estimado das NPM individuais por Microscopia Eletrônica de Transmissão. Por outro os agregados quase esféricos formados pelas NPM apresentam tamanho médio de 116 nm; o revestimento estimado pela mesma técnica foi da ordem 15 nm e o revestimento de dióxido de titânio foi da ordem 34 nm. Os padrões de difração de raios X evidenciaram a formação de TiO2anatase, sem as fases cristalinas rutilo ou brookita. A área superficial estimada foi de 167 m2g-1para NPM@SiO2@TiO2. A excelente atividade fotocatalítica de NPM@SiO2@TiO2foi demonstrada pela degradação do corante azul de metileno sob luz ultravioleta. Os resultados indicam que o nanocompósito sintetizado reduziu em 95% a concentração do corante nos primeiros 30 minutos, o que é maior que os 47% obtidos quando o TiO2comercial, Degussa P25. Os resultados indicam que os primeiros 120 minutos são suficientes para obter 99,9% de redução fotocatalítica. Até onde sabemos, não há nenhum outro material que mostre essa forte ação fotocatalítica contra o corante azul de metileno. As propriedades magnéticas da amostra NPM@SiO2@TiO2mostram que este nanocompósito pode ser facilmente separado da solução usando um campo magnético externo. Nossos resultados indicam que sua atividade fotocatalítica estável é garantida, pelo menos quatro vezes, sem qualquer perda significativa de atividade. Os resultados indicam que o nanocompósito NPM@SiO2@TiO2obtido com sucesso é interessante para aplicações de tratamento de efluentes e apresenta-se promissor para degradar outros contaminantes da água.Multifunctional nanocompositesbased on magnetic cores are being extensively studied currently focusing biomedical, environmental and engineering applications. In this study, we synthesized double-coated magnetic nanoparticles (MNP) by the solvothermal method to obtain the MNP@SiO2@TiO2nanocomposite. The MNP were coated with a silica shell using the sol-gel method. Additionally, the hydrolysis and condensation of titanium (IV) isopropoxide was used for a second coating layer of TiO2on SiO2. Several techniques were used to characterizethe properties of MNP@SiO2@TiO2nanocomposite. Atomic Force Microscopy showed NPM of the order of 5 nm, consistent with the estimated size of individual NPM by Transmission Electron Microscopy. On the other hand, the almost spherical aggregates formed by NPM have an average size of 116 nm; the coating estimated by the same technique was of the order 15 nm and the titania coating was of the order 34 nm. X-ray diffraction patterns showed the formation of TiO2anatase, without rutile or brookite. The estimated surface area was 167 m2g-1for MNP@SiO2@TiO2. The excellent photocatalytic activity of MNP@SiO2@TiO2was demonstrated by degrading methylene blue (MB) dye under UV irradiation. Results indicate that the synthesized nanocomposite reduced the 95% the MB dye concentration in the first 30 minutes, which is larger than the 47% obtained when the commercial TiO2, Degussa P25, was tested. Results indicate that the first 120 minutes are enough to get 99.9% of photocatalytic reduction. To our knowledge, there is noother material showing that strong photocatalytic action against methylene blue dye. The magnetic properties of MNP@SiO2@TiO2shows that this nanocomposite can easily be separated from the solution using an external magnetic field. Our results indicate that its stable photocatalytic activity is warranted, at least four times, without any significant loss of activity. The results indicate that the successfully obtained MNP@SiO2@TiO2nanocomposite is interesting for wastewater treatment applications and it features promising to degradate other water contaminanInstituto de Ciências Biológicas (IB)Programa de Pós-Graduação em Nanociência e NanobiotecnologiaCoaquira, José Antonio HuamaníFernandes, Ítalo Lacerda2022-04-04T19:01:48Z2022-04-04T19:01:48Z2022-04-042021-12-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfFERNANDES, Ítalo Lacerda. Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas com revestimento duplo de sílica e dióxido de titânio com elevada atividade fotocatalítica para degradação do corante azul de metileno. 2021.115 f., il. Tese (Doutorado em Nanociência e Nanobiotecnologia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2021.https://repositorio.unb.br/handle/10482/43308info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-06-26T20:12:06Zoai:repositorio.unb.br:10482/43308Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-06-26T20:12:06Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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