[pt] No presente trabalho foi realizada a síntese do anatásio nanométrico partindo de um precursor comercial de baixo custo, passando pelo estágio intermediário de nanotubos de titanatos (TTNTs). Após a síntese alcalina hidrotérmica os TTNTs foram tratados termicamente a 550 graus Celsius em atmosferas de ar (Amostras AM-1) e em vácuo (Amostra AM-2). As amostras AM-1 e AM-2 foram caracterizadas pelas técnicas de MET, DRX, BET, XPS, EPR, Potencial Zeta, TG, como também foram testadas as propriedades fotocataliticas para o gás inorgânico NO e o corante orgânico têxtil Rodamina B. A amostra AM-1 foi imobilizada em suportes de vidro de soda-cal por meio das técnicas de impregnação, fazendo uso de uma solução contendo o precursor em etanol e imersão através da solução feita com PVA em água. Os revestimentos também foram caracterizados pelas técnicas de MET, DRX, MEV-FEG, UV-Vis, Ângulo de contato, testes de aderência, qualitativo e quantitativo de acordo com a norma ASTM D3359 - 09, além das suas propriedades fotocatalíticas terem sido testadas para o gás NO e o corante Rodamina B. A caraterização das amostras AM-1 e AM-2 conferiu a formação do anatásio nanométrico nas condições de síntese empregadas. A amostra AM-1 exibe uma excepcional atividade fotocatalítica para a degradação do gás NO em relação às amostras AM-2 e especialmente ao padrão fotocatalítico internacional, P-25 (Degussa). Foi possível imobilizar o nanopó AM-1em substratos de vidro de soda-cal em condições de tratamento térmico em atmosfera de ar, obtendo-se revestimentos de ótima aderência, alta uniformidade, porosidade e elevada super-hidrofilicidade. / [en] In the present work the synthesis of nanometric anatase was carried out from a low cost commercial precursor, which passes through an intermediary stage of titanate nanotubes (TTNTs). After the alkaline hydrothermal synthesis, the TTNTs were thermal treated at 550 celsius in air atmosphere (AM-1 sample) and vacuum (AM-2 sample). AM-1 and AM-2 samples were characterized by TEM, XRD, BET, XPS, EPR, zeta potential and TGA as well as the photocatalytic degradation of NO gas and Rhodamine B organic textile dye were studied. AM-1 sample was immobilized onto soda-lime glass substrates by impregnation and immersion techniques using solutions of PVA-ethanol and PVA-water, respectively. The coatings were also characterized by TEM, XRD, SEM-FEG, UV-Vis spectroscopy, contact angle measurements and both qualitative and quantitative adherence tests based on ASTM D3359-09. Furthermore, the catalytic properties of the coatings were evaluated for NO and Rhodamine B dye degradation. The characterization of AM-1 and AM-2 samples confirmed the formation of nanometric anatase under the synthesis conditions used in this work. The AM-1 sample showed an exceptional photocatalytic activity for the NO degradation when compared with AM-2 sample and especially with the international photocatalytic standard: Degussa P-25. AM-1 nanopowder were immobilized on soda-lime glass substrates by the thermal treatment performed in an air atmosphere leading to the formation of coatings with excellent adherence, homogeneity, porosity and super-hydrophilicity.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3936.pdf: 2010584 bytes, checksum: 3be708f515e15835c7915065004f5f86 (MD5) Previous issue date: 2011-10-27 / The minimization of emissions of nitrogen oxides (NOx) is a subject of great interest because they cause serious environmental problems affecting human health, flora and fauna. To break down the NOx catalytic reduction of these compounds to N2 has acquired great importance and may occur in the absence or presence of a reducing agent. The selective catalytic reduction using ammonia as a reducing agent (NH3-SCR) has been shown to be one of the most attractive, being used worldwide to control NOx emissions by industries due to its high efficiency, selectivity and low cost. To obtain more efficient catalysts for this reaction, several studies have been developed. In this context, the objective of this work is to prepare, to wet impregnation, catalysts based on vanadium, molybdenum and iron supported on commercial TiO2 and lamellar titanates (TL) with high (A-TL) or low-sodium (B-TL), and apply them to the reduction of NO with NH3.It was also studied the effect of calcination temperature in titanates with low sodium content. Results of XRD and adsorption of N2 measurements confirmed the formation of TL mesoporous structure and high specific surface area. After the addition of metal to TiO2 and TL, it was observed a significant decrease in the values of specific surface areas, attributed to the filling of pores by metal oxides. The RTP-H2 showed lower reducibility of metals supported on the lamellar titanates and commercial TiO2 support. The catalysts supported TL with high sodium content showed lower catalytic activity compared to commercial catalysts . However, the catalysts supported on titanates with low sodium content showed promising results in the conversion of NO to N2. The catalysts Fe2O3/TiO2 Fe2O3/B-TL showed loss of activity in the presence of SO2, which partially regenerates in the absence of the compound. In the presence of water, both catalysts showed a decline in the conversion, With the removal of H2O the Fe2O3/TiO2 showed partial regeneration, while the Fe2O3/B-TL suffered irreversible deactivation. / A minimização das emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) é assunto de alto interesse pois causam graves problemas ambientais afetando a saúde humana, à flora e à fauna. Para abater os NOx, a redução catalítica desses compostos a N2 vem adquirindo grande relevância, podendo ocorrer na ausência ou presença de um agente redutor. A redução catalítica seletiva utilizando amônia como agente redutor (RCS-NH3) tem-se mostrado um dos processos mais atrativos, sendo mundialmente aplicado no controle de emissão do NOx pelas indústrias, devido a sua alta eficiência, seletividade e baixo custo. Para a obtenção de catalisadores mais eficientes para essa reação, diversos estudos tem sido desenvolvidos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é preparar, via impregnação úmida, catalisadores à base de vanádio, molibdênio e ferro suportados em TiO2 comercial e titanatos lamelares (TL) com alto (A-TL) ou (B-TL) baixo teor de sódio, e aplicá-los na redução de NO com NH3. Foi verificado estudado também o efeito da temperatura de calcinação nos titanatos com baixo teor de sódio. Resultados de DRX e medidas de adsorção de N2 confirmaram a formação de TL de estrutura mesoporosa e de alta área superficial específica. Após a adição dos metais aos suportes TiO2 e TL, foi observada uma queda significativa nos valores das áreas superficiais específicas, atribuída ao preenchimento dos poros pelos óxidos metálicos. O RTP-H2 indicou menor redutibilidade dos metais suportados nos titanatos lamelares frente ao suporte TiO2 comercial. Os catalisadores suportados em TL com alto teor de sódio apresentaram atividade catalítica inferior quando comparados aos catalisadores suportados em TiO2 comercial. No entanto, os catalisadores suportados nos titanatos com baixo teor de sódio apresentaram resultados promissores na conversão do NO a N2. Os catalisadores Fe2O3/TiO2 e Fe2O3/B-TL registraram queda parcial na atividade quando na presença do SO2, que se regenera parcialmente na ausência do composto. Na presença de água, ambos catalisadores apresentaram queda na conversão, sendo que, na retirada deste composto, o Fe2O3/TiO2 apresentou parcial regeneração, ao passo que, o Fe2O3/B-TL, sofreu desativação irreversível.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5331.pdf: 11740082 bytes, checksum: e8f5288e8c937187089b53d5c0ebd1c9 (MD5) Previous issue date: 2013-04-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The combustion of petroleum fuels produces large emissions of NOX, SOX and other strong atmospheric pollutants. The abatement of NOX can be achieved by the nonselective catalytic reduction of NO with CO, for that, supported noble metals have been the most commonly used, with high cost as disadvantage. Transition metal oxides show good activity for this reaction, however, they have poor performance in the presence of SO2, O2 and water steam. Thus, this study aimed to prepare, characterize and evaluate catalysts based on CuO, Fe2O3 and CuO-Fe2O3 supported on TiO2, ZrO2 and their mixtures, in the reduction of NO to N2 with CO in the presence or absence of water steam. XRD data, N2 adsorption and H2-TPR showed that mixed oxides and their catalysts, prepared by sol-gel in-situ, presented specific surface areas between 30 to 60 m2/g, with Cu or Fe species highly distributed, having the last greater interaction with titanium. Rietveld refinement showed preferential formation of zirconium titanate, then showing a close interaction of these species in the mixed supports. All catalysts were highly active in the reduction of NO to N2. At temperatures below 500 °C a CuO catalysts were more active and selective for the formation of N2 than Fe2O3, with the formation of N2O being favored with the increase of zirconium in the support. At 600 °C, the high conversion of NO to N2 on CuO was not influenced by the content of TiO2 in the support. Also at 600 °C, an increasing in the content of titanium in the Fe2O3 catalysts resulted in a significant drop in the conversion of NO to N2. The presence of water steam during the reduction of NO with CO at 600 °C caused a significant decrease in the conversion of NO to N2 and CO to CO2 on the CuO catalyst on the support with higher titanium content. The water steam completely eliminates the activity for the reduction of NO to N2 on Fe2O3 catalysts, but keeping a high conversion of CO to CO2. The CuO and CuO-Fe2O3 catalysts on zirconium-rich supports showed high potential for the abatement of NOX in the presence of water steam at temperatures above 500 ºC. / A combustão de derivados do petróleo gera grandes emissões de NOX, SOX e outros fortes poluentes da atmosfera. O abatimento de NOX pode ser realizado por meio da redução catalítica não seletiva com CO, onde os metais nobres suportados têm sido os mais empregados, com a desvantagem de seu elevado custo. Óxidos de metais de transição apresentam boa atividade nessa reação, no entanto, têm baixo desempenho na presença de SO2, O2 e vapor de água. Assim, este trabalho teve como objetivo preparar, caracterizar e avaliar catalisadores a base de CuO, Fe2O3 e CuO-Fe2O3 suportados em TiO2, ZrO2 ou suas misturas, na redução de NO a N2 com CO na presença ou ausência de vapor de água. Dados de DRX, adsorção de N2 e RTP-H2 mostraram que os suportes mistos e seus catalisadores, que foram preparados via síntese sol-gel in-situ, apresentaram áreas superficiais específicas entre 30 e 60 m2/g, com as espécies de Cu ou Fe altamente distribuídas, tendo essas últimas maior interação com a titânia. Refinamento de Rietveld mostrou formação preferencial de titanato de zircônia, evidenciando a estreita interação dessas espécies nos suportes mistos. Todos os catalisadores foram altamente ativos na redução de NO a N2. Em temperaturas inferiores 500 ºC os catalisadores de CuO foram mais ativos e seletivos à formação de N2 que o Fe2O3, com a formação de N2O sendo favorecida com o aumento de zircônia no suporte. A 600 ºC, a alta conversão de NO a N2 sobre CuO não foi influenciada pelo conteúdo de TiO2 no suporte. Nessa temperatura, o aumento do teor de titânia provocou nos catalisadores de Fe2O3 uma queda significativa na conversão de NO a N2. A presença de vapor de água durante a redução de NO com CO a 600 ºC provocou sobre CuO queda significativa da conversão de NO a N2 e de CO a CO2 sobre o suporte com maior conteúdo de titânia. Nos catalisadores de Fe2O3 puro, o vapor de água anulou completamente a atividade para a redução de NO a N2, mas manteve-se a conversão de CO a CO2. Os catalisadores de CuO e CuO-Fe2O3 sobre suporte contendo alto teor de zircônia apresentaram alto potencial para o abatimento de NOx na presença de vapor de água em temperaturas superiores a 500 ºC.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4381.pdf: 2748711 bytes, checksum: 4ba9831d0665b24b6f48f775d30927d2 (MD5) Previous issue date: 2012-04-13 / Universidade Federal de Minas Gerais / The minimization of the emissions of nitrogen oxides (NOx) is a subject of crucial interest, since them cause serious environmental problems which affect human health, vegetation and fauna. With the purpose to abate NOx, processes involving their catalytic reduction show strong potential. In the case of the reduction of NO with CO a meaningful advantage arises, once both pollutants are removed simultaneously. In order to obtain efficient and stable catalysts for this reaction, many studies have been done with the aim to improve the catalytic activity by achieving a better favorable metal-support interaction to the occurrence of the reaction and a better distribution of the active phases on the support. In this context, the objective of this study was to prepare Cu, Fe and Co based catalysts supported on TiO2, CeO2 and ZrO2 to be applied in the abatement of NO with CO. The addition of the precursors of the active phases was made during the synthesis of the support via the sol-gel method (in situ addition). Furthermore, catalysts with the same composition were prepared by conventional methods. Results from the N2 adsorption/desorption measurements show that the sol-gel method was efficient to prepare supports with improved textural properties. H2-TPR and UVVIS-DRS data evidenced the presence of Cu, Fe or Co oxides in the respective catalysts, which mostly did not show characteristic X-ray diffraction peaks of those oxide phases, suggesting their high dispersion on the supports. In general, results of the reduction of NO to N2 with CO revealed that the catalysts prepared via sol-gel are as active as those prepared by conventional routes, which demonstrate the great potential of the catalysts preparation via the sol-gel in situ procedure, which diminishes the number of the synthesis steps saving time and energy. In general, among the studied supports, ceria presented a more favorable metal-support interaction. In the presence of O2, SO2 and water steam, catalysts 6,5Cu/CeP, 5,5CuZrSG and 8,4Fe/TiC showed no significant changes in their activity and selectivity, indicating that they present high stability to be used under the severe conditions of real processes. / A minimização das emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) é assunto de interesse crucial, pois geram graves problemas ambientais que afetam à saúde humana, à flora e à fauna. Para abater os NOx, processos envolvendo à sua redução catalítica apresentam forte potencial. No caso da redução catalítica de NO com CO, tem-se a vantagem adicional de minimizar as emissões de ambos poluentes. Para a obtenção de catalisadores eficientes e estáveis para essa reação, muitos estudos têm sido desenvolvidos no sentido de aumentar a atividade por meio de uma interação metalsuporte mais favorável ao processo reativo e de se conseguir uma melhor distribuição da fase ativa no suporte. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi preparar catalisadores para a redução de NO com CO à base de óxido de Cu, Fe ou Co, suportados em TiO2, CeO2 ou ZrO2, com a adição do precursor da fase ativa durante a preparação do suporte via processo sol-gel (adição in situ). Além disso, catalisadores de mesma composição foram preparados por rotas convencionais. Resultados de medidas de adsorção/dessorção de N2 dos suportes mostram que o método sol-gel utilizado é mais eficiente no preparo de suportes com propriedades texturais melhoradas. Análises de RTP-H2 e ERD-UVVIS evidenciaram a presença dos óxidos de Cu, Fe ou Co em todos os catalisadores, os quais, em sua maioria, não apresentaram picos de difração de raios X característicos dessas fases, o que sugeriu sua alta dispersão no suporte. Em geral, os resultados da redução de NO a N2 com CO mostraram que os catalisadores preparados pelo método sol-gel in situ são tão ativos quanto os catalisadores preparados por métodos convencionais, o que demonstra o forte potencial desse procedimento, que resulta no uso de um número menor de etapas na preparação do catalisador, com a consequente economia de tempo e energia. De maneira geral, dentre os suportes estudados a céria mostrou uma relação metal-suporte mais favorável ao processo de óxidoredução. Os catalisadores 6,5Cu/CeP, 5,5Cu-ZrSG e 8,4Fe/TiC, na presença de O2, SO2 e vapor de água não apresentaram alteração significativa da sua atividade e seletividade, mostrando uma alta estabilidade para atuar sob as drásticas condições dos processos reais.