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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/19323
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Aperfeiçoamento e avaliação da estrutura eletrônica de óxidos de nióbio dopados com cério e titânio para fotocatálise |
Título(s) alternativo(s): | Improvement and evaluation of the electronic structure of cerium and titanium doped niobium oxides for photocatalysis |
Autor: | Menezes, Bruno Antonio Trajano |
Primeiro orientador: | Lima, Juliana Fonseca de |
Primeiro membro da banca: | Rocha, Angela Sanches |
Segundo membro da banca: | Sousa Filho, Paulo Cesar de |
Terceiro membro da banca: | Malta, Luiz Fernando Brum |
Quarto membro da banca: | Gonçalves, Marcos Vinicius Colaço |
Resumo: | A aplicação de semicondutores na degradação de poluentes orgânicos em meios aquosos tem sido avaliada devido a sua capacidade de interação com a radiação UV e com estes compostos através da fotocatálise heterogênea. Essa tese propõe alternativas de aumento da eficiência na fotocatálise, destacando-se processos de inclusão de elementos que sejam capazes de gerar defeitos superficiais, evitar altas taxas de recombinação e alterar a energia de gap da rede cristalina de óxidos de nióbio (Nb2O5). Elementos como cério e titânio podem apresentar excelentes propriedades optoeletrônicas. Buscou-se a obtenção de novos materiais nanoestruturados de Nb2O5 sintetizados em pH= 1 e 3, carregados com titânio e/ou cério na proporção de 0,5 a 1% com potencial absortividade na região do UV e/ou UV-Vis e eficientes na fotodegradação de poluentes. Os materiais foram obtidos por rota hidrotermal e avaliados quanto suas propriedades estruturais (FTIR, Raman, BET, DRX, TGA e XPS), morfológicas (SEM) e ópticas (DRS no UV-Vis). Os materiais foram obtidos na fase Ortorrômbica ou mistura entre Ortorrômbica e Monoclínica e a quantidade do dopante afetou a energia de gap, diminuindo de 2,97 eV para 2,01 eV em pH=1 e aumentando de 1,78 eV para 2,77 eV em pH=3. Os Nb2O5 contendo Ce e Ti se mostraram aptos a degradação fotocatalítia do corante alaranjado de metila e do fármaco ibuprofeno. Nos testes fotocatalíticos, todos os materiais foram capazes de degradar todos os poluentes, sendo o material dopado com 0,8% em pH=1 o mais promissor para o corante e o 0,5% para o fármaco. |
Abstract: | The application of semiconductors in the degradation of organic pollutants in aqueous media has been evaluated due to their ability to interact with UV radiation and with these compounds through heterogeneous photocatalysis. This thesis proposes alternatives to increase efficiency in photocatalysis, highlighting processes of inclusion of elements that can generate surface defects, avoiding high recombination rates and altering the gap energy of the crystalline network of niobium oxides (Nb2O5). Elements such as cerium and titanium can have excellent optoelectronic properties. We sought to obtain new Nb2O5 nanostructured materials synthesized at pH= 1 and 3, loaded with titanium and/or cerium in the proportion of 0.5 to 1% with potential absorptivity in the UV and/or UV-Vis region and efficient in the photodegradation of pollutants. The materials were obtained by hydrothermal route and evaluated for their structural (FTIR, Raman, BET, DRX, TGA and XPS), morphological (SEM) and optical (DRS in UV-Vis) properties. The materials were obtained in the Orthorhombic phase or mixture between Orthorhombic and Monoclinic and the amount of dopant affected the gap energy, decreasing from 2.97 eV to 2.01 eV at pH=1 and increasing from 1.78 eV to 2.77 eV at pH=3. The Nb2O5 containing Ce and Ti were able to photocatalytic degradation of the methyl orange dye and the drug ibuprofen. In the photocatalytic tests, all materials were able to degrade all pollutants, with the material doped with 0.8% at pH=1 being the most promising for the dye and 0.5% for the drug. |
Palavras-chave: | Doping Semiconductors Nanomaterials Photocatalysis Organic pollutants Dopagem Fotocatálise Semicondutores Bandgap Nanomaterias Poluentes orgânicos |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FOTO-QUIMICA INORGANICA |
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 Química |
Citação: | MENEZES, Bruno Antonio Trajano. Aperfeiçoamento e avaliação da estrutura eletrônica de óxidos de nióbio dopados com cério e titânio para fotocatálise. 2022. 219 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/19323 |
Data de defesa: | 19-Dez-2022 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Química |
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