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Tipo do documento: Dissertação
Título: Síntese de catalisadores a partir do pentóxido de nióbio e do dióxido de titânio para uso em processos fotocatalíticos
Título(s) alternativo(s): Synthesis of catalysts from niobium pentoxide and titanium dioxide for use in photocatalytic processes
Autor: Ferreira, Camila Lois Oreiro 
Primeiro orientador: Araujo, Lucia Regina Raddi de
Segundo orientador: Rocha, Angela Sanches
Primeiro membro da banca: Zotin, Fatima Maria Zanon
Segundo membro da banca: Lima, Juliana Fonseca de
Terceiro membro da banca: Martinhon, Priscila Tamiasso
Resumo: A indústria têxtil ganha destaque não só pela sua importância econômica, mas também pelo seu potencial poluidor, sendo gerados efluentes líquidos que impactam o meio ambiente. A principal característica desses efluentes é a presença de coloração, resultante da incompleta fixação dos corantes durante o tingimento dos tecidos. Desde 1972, a fotocatálise tem atraído a atenção para a sua aplicabilidade no tratamento de efluentes e o dióxido de titânio é o fotocatalisador mais estudado, inclusive na degradação de efluentes têxteis. No entanto, outros óxidos semicondutores também são potencialmente atraentes para este uso. O Brasil é detentor de mais de 90% das reservas mundiais exploráveis de nióbio, tornando o desenvolvimento de tecnologia associada ao uso desta matéria-prima interessante para o país. Em vista disso, neste trabalho foram sintetizados quatro catalisadores contendo 1% em massa de Nb2O5 em TiO2 para uso no descoramento fotocatalítico de corantes têxteis utilizando luz visível. Três catalisadores foram sintetizados por impregnação ao ponto úmido da titânia usando soluções de oxalato amoniacal de nióbio e diperoxo dioxaloniobato de amônio e, um por método sol-gel a partir do etóxido de nióbio e do isopropóxido de titânio, seguidos de calcinação a 500 °C. Os catalisadores foram caracterizados por DRX, análise textural, DRS e FTIR. As titânias dopadas obtidas por meio de impregnação apresentam propriedades físico-químicas semelhantes à da titânia P25 original, com fases anatase e rutilo. O material obtido pelo método sol-gel apresenta elevada cristalinidade, com predominância da estrutura brookita, que é uma fase de titânia difícil de ser obtida, segundo a literatura. Aumento nas áreas específicas e nos diâmetros médios de poros também foram observados, chegando a percentuais acima de 34 e 17%, respectivamente, com relação à titânia pura. Os testes fotocatalíticos utilizando soluções aquosas dos corantes Amarelo Reactron 4GL ou Marinho Intracron VS-B Ultra foram conduzidos por 2 horas, sob lâmpada de radiação visível. A remoção de cor foi mensurada por espectrofotometria UV/VIS. Nos testes de fotocatálise utilizando o corante Amarelo, os catalisadores tiveram ótimos desempenhos, apresentando uma descoloração bastante significativa, com percentuais acima de 93%. Resultados significativos também foram obtidos nos testes de fotocatálise utilizando o corante Marinho, sendo alcançados percentuais acima de 71% de descoloração desse corante. As metodologias de síntese de titânia dopada com nióbia propostas são originais e os resultados comprovaram a obtenção de materiais eficientes para o processo fotocatalítico visando a remoção de cor de efluentes têxteis.
Abstract: The textile industry stands out not only for its economic importance, but also for its polluting potential, generating liquid effluents that impact the environment. The main characteristic of these effluents is the color, resulting from the incomplete fixation of the dyes during the dyeing of the fabrics. Since 1972, photocatalysis has attracted attention to its applicability in the treatment of effluents and titanium dioxide is the most studied photocatalyst, including degradation of textile effluents. However, other semiconductor oxides are also potentially attractive for this use. Brazil holds more than 90% of the world's exploitable reserves of niobium, making the development of technology associated with the use of this raw material interesting for the country. In this work, four catalysts containing 1%wt. Nb2O5 in TiO2 were synthesized for use in the photocatalytic discoloration of textile dyes using visible light. Three catalysts were synthesized by wet impregnation of titania using ammonium oxalate solutions of niobium and ammonium diperoxo dioxalonium and one by sol-gel method from niobium ethoxide and titanium isopropoxide, followed by calcination at 500 °C. The catalysts were characterized by XRD, textural analysis, DRS and FTIR. The doped titanias obtained by impregnation have similar physicochemical properties in relation to the original P25 titania, with anatase and rutile phases. The material obtained by the sol-gel method presents high crystallinity, with predominance of the brookite structure, which is a difficult titania phase, according to the literature. Increases in specific areas and in the mean pore diameters were also observed, with percentages above 34 and 17%, respectively, relative to pure titania. Photocatalytic tests using aqueous solutions of the Reactron 4GL Yellow or Marine Intracron VS-B Ultra dyes were conducted for 2 hours under visible radiation lamp. The color removal was measured by UV/VIS spectrophotometry. In the photocatalytic tests using the Yellow dye, the catalysts had excellent performances, presenting a very significant discoloration, with percentages above 93%. Significant results were also obtained in the photocatalytic tests using the Marine dye, with percentages above 71% being discolored. The methodologies for the synthesis of titania doped with niobia are original and the results have proved the efficient materials for the photocatalytic process aiming at the removal of color from textile effluents.
Palavras-chave: Photocatalysis
Synthesis of catalysts
Titanium dioxide
Niobium pentoxide
Textile dyes
Fotocatálise
Catalisadores
Corantes
Titânio
Nióbio
Síntese de catalisadores
TiO2
Nb2O5
Corantes têxteis
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: FERREIRA, Camila Lois Oreiro. Síntese de catalisadores a partir do pentóxido de nióbio e do dióxido de titânio para uso em processos fotocatalíticos. 2019. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18889
Data de defesa: 28-Fev-2019
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

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