Orientador: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Alejandra Hortencia Miranda González / Banca: Alberthmeiry Teixeira de Figueiredo / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem carater institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Os problemas ambientais gerados pelo crescimento das atividades humanas e industriais têm aumentado a necessidade pelo desenvolvimento de tecnologias alternativas para a remediação de sistemas aquáticos contaminados. A fotocatálise heterogênea, utilizando dióxido de titânio, tem se mostrado eficiente neste aspecto. Neste trabalho, foram sintetizadas nanoestruturas de TiO2 utilizando como precursor o isopropóxito de titânio pela rota hidrotérmica. Os materiais obtidos foram caracterizados por DRX, FT-Raman, FTIR, BET e MEV. A fim de avaliar a atividade fotocatalítica das amostras produzidas, foram realizados testes de degradação do corante rodomina B sob irradiação UV, luz branca e luz solar. A medida da degradação da molécula foi mensurada por espectroscopia UV-Vis. Os resultados das caracterizações mostraram que a rota de síntese utilizada foi eficiente na produção de nanoestruturas cristalinas de TiO2 com morfologias diferentes e os ensaios de degradação revelaram que a propriedade fotocatalítica dos materiais esta diferente relacionada com a morfologia, a área superficial e a presença de grupos químicos ligados à superfície / Abstract: The environmental problems generated by tye growth of human and industrial activities have increased the need for the development of alternative technologies for the remediation of contaminated aquatic systems. The heterogeneous photocatalysis using titanium dioxide, has been show effective in this respect. In this work, nanoestructures have been synthesized as a precursor of TiO2 using titanium isopropóxido by the hydrothermal route. The materials were characterized by XRD, FT-Raman, FTIR, BET and SEM. In order to evaluate the photocatalytic activity of the samples produced, tests were performed using degradation of the dye rhodamine B under UV, white light and sunlight. The measurements of the degradation of the molecule was measured by UV-Vis spectroscopy. The results of the characterizations showed that the synthetic route used was efficient in the production of crystalline nanostructured TiO2 with different morphologies and degradation testing revealed that the photocatalytic properties of materials is directly associated to the morphology, surface area and the presence of chemical groups bound to the surface / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305071.pdf: 5893703 bytes, checksum: ca72dbb4b4b4c8b375d0b1378fc548fc (MD5) / Estudos demonstram que os uso de dióxido de titânio (TiO2) na fotodegradação de óxidos de nitrogênio (NOx) é uma tecnologia que pode reduzir e contribuir contra poluição ambiental. A fotocatálise faz parte dos processos oxidativos avançados (POA), que são tecnologias alternativas e baseiam-se na formação e uso de radicais hidroxila como principal agente oxidante para a degradação de poluentes. Nos processos fotocatalíticos, esse radical hidroxila é formado a partir de moléculas de água em contato com a superfície do semicondutor, ativado pela luz ultra violeta (UV). Este trabalho tem como objetivo mostrar a viabilidade de se usar partículas de TiO2 como aditivo a argamassas cimentícias para fins fotocatalíticos e matéria-prima alternativa e promissora para o tema. Os pós utilizados foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), distribuição de tamanho de partícula (DTP), potencial Zeta (PZ) e area específica (BET) e essas análises revelam que as amostras utilizadas tratam-se de partículas nanométricas e esféricas, porém apresentam-se em grânulos devido às suas altas áreas específicas. A partir de ensaios de degradação de NOx nas titânias, selecionou-se três amostras de titânias para a incorporação nas argamassa, que após incorporadas, a Degussa P25 apresentou os melhores resultados de degradação de NOx consumindo 100% da concentração de NOx do fluxo gasoso. Também revelou-se que as condições tais como umidade relativa, fluxo gasoso e Intensidade de radiação se fazem muito relevantes quando se trata da eficiência na fotocatálise, podendo-se aumentar ou diminuir a eficiência catalítica ao se variar alguma dessas condições. A fotocatálise com dióxido de titânio em matriz cimentícia se mostrou muito eficiente na degradação de moléculas de NOx, se apresentando como uma técnica promissora para a diminuição da poluição ambiental e purificação do ar nas cidades. / Studies show that the use of titanium dioxide (TiO2) on the photodegradation of nitrogen oxides (NOx) is a technology that can reduce environmental pollution. The photocatalysis is one of part of the advanced oxidation processes (POA), which are alternative technologies based on the use and formation of hydroxyl radicals as main oxidizing agent for the degradation of pollutants. In photocatalytic heterogeneous processes, the hydroxyl radical is formed from water molecules in contact with the semiconductor surface, activated by ultraviolet light (UV). This work aims to show the feasibility of using TiO2 particles as an additive to cementitious mortars and promising alternative to the theme. The powders used were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), particle size distribution (PSD), zeta potential (PZ) and specific area (BET) and these analyzes have revealed that the samples are nano-sized particles and spherical, but present as granules due to their high specific areas. The NOx test in the titanias, there selected three samples of titanias for incorporation in the mortar, after which incorporated Degussa P25 showed the best results of degradation consuming 100% of the NOx concentration NOx in the flow gas. It was also showed that the test conditions such as relative humidity, gas flow and intensity of radiation are very important when dealing with the photocatalytic efficiency, and one can increase or decrease the catalytic efficiency when any of these conditions very. The photocatalysis with titanium dioxide in cement matrix is very efficient in the degradation of molecules of NOx, presenting itself as a promising technique for the reduction of environmental pollution and air purification in cities.

Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:38:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317393.pdf: 3345313 bytes, checksum: 26323b254d2925bd9eb15c2e82ada620 (MD5) / Sulfeto de hidrogênio é um composto com odor desagradável, tóxico e corrosivo emitido na atmosfera por diversas fontes antrópicas e naturais. Filtros de fibra de vidro recobertos com filmes finos de TiO2 (Degussa P25), preparados por 3 (três) diferentes métodos experimentais, foram empacotados em um reator anular para avaliação da degradação fotocatalítica de H2S. Os filmes finos de TiO2 foram caracterizados estruturalmente e morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X (DRX). O desempenho dos fotocatalisadores foi avaliado em função do efeito das condições operacionais vazão volumétrica do efluente gasoso e concentração de entrada de H2S no reator. Foram alcançadas eficiências de até 99% para os experimentos conduzidos com vazão volumétrica de 25 l.h-1 (tempo de contato de 121 s) e concentração de entrada de H2S menor que 20 ppmv. A manutenção desta eficiência foi avaliada através do experimento de uso em longo prazo (saturação). Uma eficiência superior a 89% foi mantida por 16 horas de uso contínuo. Após 28 horas de experimentação, a eficiência era de 64%, o que leva a crer que o fotocatalisador estava perdendo atividade fotocatalítica devido à saturação. Além disto, a reação fotocatalítica de H2S em um reator de fluxo em pistão anular foi modelada cineticamente, com os dados experimentais obtidos, de acordo com o modelo de Langmuir-Hinshelwood, obtendo-se a constante cinética da reação (k) e a constante de adsorção (K).<br> / Abstract : Hydrogen sulfyde is a malodorous, toxic and corrosive compound emitted into the atmosphere by various anthropogenic and natural sources. Glass fiber filters coated with thin films of TiO2 (Degussa P25), prepared by three (3) different experimental methods, were packed in an annular reactor for evaluation of photocatalytic degradation of H2S. The TiO2 thin films were characterized structurally and morphologically by scanning electron microscopy (SEM) and x-ray diffraction (XRD). The performance of the photocatalysts was evaluated according to the effect of operating conditions volumetric flow of gaseous effluent and H2S inlet concentration. Were achieved efficiencies of up to 99% for the experiments conducted with volumetric flow rate of 25 l.h-1 (contact time of 121 s) and H2S inlet concentration less than 20 ppmv. The maintenance of this efficiency was evaluated by the experiment of long-term use (saturation). An efficiency exceeding 89% was maintained for 16 hours of continuous use. After 28 hours of experimentation, the efficiency was 64%, which suggests that the photocatalyst was losing photocatalytic activity due to saturation. Moreover, the photocatalytic reaction of H2S in an annular plug flow reactor was kinetically modeled, with the experimental data obtained according to the Langmuir-Hinshelwood model, yielding the kinetic reaction constant (k) and the adsorption constant (K).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-19T23:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente trabalho foi avaliada a degradação fotocatalítica do fenol e efluente da industria de papel e celulose. O fotocatalisador utilizado no trabalho foi o Dióxido de Titânio P25. Para a realização dos experimentos foi usado um reator de 2 litros, operando em batelada e irradiado com lâmpadas de vapor de mercúrio. Foi avaliada a cinética de degradação do fenol, os efeitos da concentração inicial do fenol, dosagem de catalisador, efeito do pH, influência da adição de peróxido de hidrogênio e variação da potência de lâmpada UV. Testes de adsorção no escuro foram realizados utilizando a concentração de catalisador entre 0,1 a 10 g/L, pH entre 5 e 11, concentração do fenol de 70 mg/L e temperatura em 25oC. Observou-se que a velocidade de degradação do fenol é máxima em pH próximo ao ponto de carga zero do TiO2 (pcz=6), e obedece o modelo de Langmuir-Hinshelwood (L-H). A dosagem ótima de catalisador encontrada foi de 2 g/L e de peróxido de hidrogênio em 1,0 g/L. A potência da lâmpada modifica a velocidade de degradação do fenol. Para o efluente da indústria de papel e celulose foram realizados testes de adsorção com variação da dosagem de catalisador de 0,5 a 40 g/L para avaliar a remoção de compostos fenólicos e demanda química de oxigênio. No o efluente da indústria de papel e celulose foram obtidos índices de remoção com até 36 % para dosagem de catalisador de 8 g/L.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico / Made available in DSpace on 2012-10-20T00:37:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A indústria têxtil consome quantidade considerável de água durante os processos de tingimento e acabamento. Os corantes são extensivamente usados e os efluentes descarregados em rios ou plantas de tratamento público são altamente contaminados. Este trabalho tem por objetivo apresentar uma investigação detalhada da adsorção e degradação fotocatalítica do corante safira procion HEXL, um corante azo da classe reativa, e avaliar a descolorização do efluente de tingimento de tecidos proveniente de duas empresas do Estado de Santa Catarina. Os resultados experimentais foram obtidos num reator descontínuo, iluminado com lâmpada de mercúrio de 80, 125 ou 250 watts. O fotocatalisador utilizado nos testes foi o TiO2 P-25(Degussa). A adsorção do corante no semicondutor mostra uma forte dependência no pH e segue o modelo de adsorção de Langmuir. A cinética de fotodegradação do corante é discutida em termos do modelo de Langmuir e Hishellwood. O efeito do pH, quantidade de catalisador, intensidade da luz UV e concentração de peróxido de hidrogênio são discutidos. A eficiência fotônica do sistema é apresentada usando fenol como composto padrão. O efluente teve o mesmo comportamento apresentado pelo corante Safira Procion, obtendo os melhores resultados em pH´s ácidos. A adsorção dos corantes sobre o catalisador é muito pequena, quando comparada a descolorização total, indicando que os corantes são efetivamente degradados.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-23Bitstream added on 2014-12-02T11:21:20Z : No. of bitstreams: 1 000796555.pdf: 3093821 bytes, checksum: 2d306bdb812b5aba2e602ba6070d07ec (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho descreve a síntese e a caracterização de pós de aluminato de cobalto, com estrutura espinélio, avaliando a evolução da microestrutura, dos parâmetros cristalográficos, das ligações químicas, das propriedades eletrônicas e das cores apresentadas pelos materiais em função da temperatura de calcinação dos pós. A influência da diminuição de íons Al+3 nas propriedades do sistema também foi investigada. Ainda, analisou-se o potencial catalítico dos aluminatos preparados na síntese de biodiesel e o potencial fotocatalítico do CoAl2O4, e do CoAl2O4 na presença de carbono ativado, CoAl2O4/CA, na degradação do corante azul de metileno. Pós de aluminato de cobalto estequiométrico, CoAl2O4, e com estequiometrias CoAl1,875O4- e CoAl1,875O4-, foram preparados pelo método poliol modificado e calcinados em diferentes temperaturas. Os pós foram caracterizados por medidas de análises térmicas (TG/DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, espectroscopia de espalhamento Raman e espectroscopia de Reflectância Difusa na região do UV-Visível. Os resultados mostraram uma forte influência da temperatura de calcinação nas propriedades dos pós sintetizados, sendo que o aluminato de cobalto é formado, em maior quantidade, a 1000 °C. Por outro lado, a diminuição da quantidade de íons Al+3 dificulta a formação dessa fase. Os espectros de absorção na região do infravermelho e de espalhamento Raman dos pós apresentaram bandas abaixo de 800 cm-1 relacionadas às vibrações das ligações Co–O e Al–O. Através dos refinamentos da estrutura pelo método de Rietveld verificou-se um pequeno grau de inversão da estrutura espinélio, confirmado também a partir das análises espectroscópicas. Os valores de energia de band gap estimados, usando a equação de Kubelka-Munk, e o método gráfico de Tauc estão ... / This work describes the synthesis and characterization of cobalt aluminate powder with spinel structure, evaluating the evolution of the microstructure, crystallographic parameters, chemical bonds, electronic properties and of colors presented by materials as a function of the calcination temperature of powders. The influence of decrease of Al+3 ions in the system properties was also investigated. It was analyzed the catalytic potential of the aluminates for the synthesis of biodiesel. Also, it was analyzed the photocatalytic potential of the CoAl2O4, as well as of the CoAl2O4 in the presence of activated carbon (CoAl2O4/CA) in the degradation of methylene blue dye. Powders of stoichiometric cobalt aluminate, CoAl2O4, and non-stoichiometric, CoAl1,875O4- and CoAl1,75O4-, were prepared by modified polyol method and calcined at different temperatures. The powders were characterized by thermal analysis (TG/DSC), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction, infrared and Raman spectroscopy and Diffuse Reflectance spectroscopy in the UV-Visible region. The results showed a strong influence of the temperature of calcination over the properties of the powders. The cobalt aluminate is formed in larger quantities at 1000 °C. On the other hand, the decreasing of the amount of Al+3 ions difficults the formation of this phase. Infrared and Raman spectra of the powders showed bands below 800 cm-1 related to the vibrations of Co–O and Al–O bonds. From Rietveld structural refinement was found a small degree of spinel inversion structure also confirmed by spectroscopic analyzes. The values of band gap energy derived using Kubelka-Munk equation and Tauc graphic method are between 1.5-1.9 eV. The infrared spectra of the products of the catalytic reaction for biodiesel production showed slight modifications compared to the spectrum of the oil used as reagent, which may be indicative of the formation of biodiesel. The greater efficiency ...

Orientador: Iêda Ap. Pastre Fertonani / Banca: Marisa Spirandeli Crespi / Banca: Vera Ap. de Oliveira Tiera / Resumo: No presente trabalho, realizou-se a modificação estrutural da argila bentonita sódica pela interação com géis de TiO2 e TiO2 dopado com ZnO, e também pela pilarização da argila com óxidos mistos de Al/Fe e Al/Fe dopado com Cu. Objetivou-se a aplicação desses materiais como matrizes adsorventes e fotocatalíticas do herbicida paraquate. Os materiais foram caracterizados por difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e reflectância total atenuada (FTIR-ATR), análise térmica (TG/DTG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), medida da área superficial pelo método BET, determinação do potencial Zeta e do tamanho médio de partícula. Como caracterização estrutural complementar, realizou-se o estudo temporal do comportamento espectroscópico do corante azul de metileno, utilizado como sonda fotoquímica, nas suspensões das diferentes argilas, afim de avaliar as propriedades físico-químicas dos microambientes dos materiais. Foi investigado a capacidade adsortiva e as propriedades fotocatalíticas da argila bentonita e das argilas modificadas frente ao herbicida paraquate, em sistemas aquosos. Por meio dos ensaios de cinética e equilíbrio de adsorção, aplicando modelos matemáticos linearizados aos dados experimentais, observou-se que as modificações não contribuíram para o aumento da adsorção do paraquate. No entanto, todas as argilas apresentaram considerável capacidade adsortiva, com concentração máxima adsorvida (Qmáx) acima de 100 mg g-1, aliada há uma cinética de adsorção muito rápida, atingindo o equilíbrio entre 30 e 45 minutos. Observou-se que a capacidade de troca catiônica (CTC), dos adsorventes, exerceu significativa influência na capacidade de adsorção frente ao herbicida. Por meio de estudos térmicos verificou-se que essa adsorção ocorre em regiões diferentes de acordo com as características... / Abstract: In this work, the structure of sodium bentonite clay was modified using TiO2 and TiO2-oxides, doped with ZnO, and also by pillaring with mixed oxide Al/Fe and Al/Fe-doped Cu. The aim of this, is the application of these materials as adsorbents and photocatalyst of the paraquat herbicide. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform mid-infrared spectroscopy with attenuated total reflection (FT-IR/ATR), thermal analysis (TG/DTG), scanning electron microscopy (SEM), determination of specific surface area by the BET method, determination of particle average size and Zeta potential. As a complementary structural characterization, we conducted the temporal study of spectroscopic behavior of methylene blue dye. This dye was used as photochemical probe in suspensions of different clays in order to determine the physicochemical properties of the materials microenvironments. We investigated the adsorptive capacity and photocatalytic properties of bentonite clay and modified clays against paraquat herbicide in aqueous systems. Using adsorption kinetic and equilibrium studies applying linearized mathematical models to experimental data, we observed that the changes have not contributed to the increasing adsorption of paraquat. However, all clays showed substantial adsorptive capacity with maximum concentration adsorbed (Qmax) above 100 mg g-1, combined with a very rapid adsorption kinetics, reaching the equilibrium between 30 and 45 min. We observed that the cation exchange capacity (CEC) of the adsorbents, exerted a significant influence on the adsorption capacity against the herbicide. And by thermal adsorption studies we noticed that this occurs in different regions according to the structural characteristics of the material. Photodegradation tests of paraquat herbicide showed that on the experimental conditions, the clays modified with TiO2, showed the best photocatalytic ... / Mestre

Orientador: Silvania Lanfredi / Banca: Sérgio Antônio Marques de Lima / Banca: Patricia Alexandra Antunes / Resumo: O presente trabalho descreve a síntese e a caracterização de pós de aluminato de cobalto, com estrutura espinélio, avaliando a evolução da microestrutura, dos parâmetros cristalográficos, das ligações químicas, das propriedades eletrônicas e das cores apresentadas pelos materiais em função da temperatura de calcinação dos pós. A influência da diminuição de íons Al+3 nas propriedades do sistema também foi investigada. Ainda, analisou-se o potencial catalítico dos aluminatos preparados na síntese de biodiesel e o potencial fotocatalítico do CoAl2O4, e do CoAl2O4 na presença de carbono ativado, CoAl2O4/CA, na degradação do corante azul de metileno. Pós de aluminato de cobalto estequiométrico, CoAl2O4, e com estequiometrias CoAl1,875O4- e CoAl1,875O4-, foram preparados pelo método poliol modificado e calcinados em diferentes temperaturas. Os pós foram caracterizados por medidas de análises térmicas (TG/DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, espectroscopia de espalhamento Raman e espectroscopia de Reflectância Difusa na região do UV-Visível. Os resultados mostraram uma forte influência da temperatura de calcinação nas propriedades dos pós sintetizados, sendo que o aluminato de cobalto é formado, em maior quantidade, a 1000 °C. Por outro lado, a diminuição da quantidade de íons Al+3 dificulta a formação dessa fase. Os espectros de absorção na região do infravermelho e de espalhamento Raman dos pós apresentaram bandas abaixo de 800 cm-1 relacionadas às vibrações das ligações Co-O e Al-O. Através dos refinamentos da estrutura pelo método de Rietveld verificou-se um pequeno grau de inversão da estrutura espinélio, confirmado também a partir das análises espectroscópicas. Os valores de energia de band gap estimados, usando a equação de Kubelka-Munk, e o método gráfico de Tauc estão ... / Abstract: This work describes the synthesis and characterization of cobalt aluminate powder with spinel structure, evaluating the evolution of the microstructure, crystallographic parameters, chemical bonds, electronic properties and of colors presented by materials as a function of the calcination temperature of powders. The influence of decrease of Al+3 ions in the system properties was also investigated. It was analyzed the catalytic potential of the aluminates for the synthesis of biodiesel. Also, it was analyzed the photocatalytic potential of the CoAl2O4, as well as of the CoAl2O4 in the presence of activated carbon (CoAl2O4/CA) in the degradation of methylene blue dye. Powders of stoichiometric cobalt aluminate, CoAl2O4, and non-stoichiometric, CoAl1,875O4- and CoAl1,75O4-, were prepared by modified polyol method and calcined at different temperatures. The powders were characterized by thermal analysis (TG/DSC), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction, infrared and Raman spectroscopy and Diffuse Reflectance spectroscopy in the UV-Visible region. The results showed a strong influence of the temperature of calcination over the properties of the powders. The cobalt aluminate is formed in larger quantities at 1000 °C. On the other hand, the decreasing of the amount of Al+3 ions difficults the formation of this phase. Infrared and Raman spectra of the powders showed bands below 800 cm-1 related to the vibrations of Co-O and Al-O bonds. From Rietveld structural refinement was found a small degree of spinel inversion structure also confirmed by spectroscopic analyzes. The values of band gap energy derived using Kubelka-Munk equation and Tauc graphic method are between 1.5-1.9 eV. The infrared spectra of the products of the catalytic reaction for biodiesel production showed slight modifications compared to the spectrum of the oil used as reagent, which may be indicative of the formation of biodiesel. The greater efficiency ... / Mestre

Orientador: Claudia Longo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T02:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_HaroldoGregoriode_M.pdf: 1498892 bytes, checksum: 94792fd721fe4b8da6e2331d467aa96d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Desenvolveu-se um novo sistema para tratamento de água por fotocatálise heterogênea eletroassistida (FHE) constituído por um contraeletrodo de Pt e fotoeletrodo de TiO2 conectado a uma celula solar. O fotoeletrodo foi preparado pela deposição de um filme de nanopartículas de TiO2 em eletrodo transparente. O filme, com c.a. 4 mm de espessura, apresentou ótima transparência na região do visível, morfologia uniforme e estrutura porosa. A caracterização eletroquímica revelou comportamento típico de eletrodo semicondutor tipo-n. A atividade fotocatalítica foi investigada para oxidação de fenol em solução aquosa. Na configuração para fotocatálise heterogênea (FH), sob 100 mW cm- de irradiação policromática em banco óptico, o fotoeletrodo de TiO2 (1 cm) apresentou potencial de circuito aberto, Voc = 0,6 V e corrente de curto circuito, Isc = 0,03 mA. Sob irradiação e conectado a uma celula de TiO2/corante (Voc = 0,4 V e Isc = 0,64 mA), o sistema FHE apresentou Voc = 1 V e Isc = 0,05 mA. Na ausência de irradiação e sob aplicação de +1,1 V com um potenciostato, configuração eletroquímica (EQ), obteve-se Isc ~ 1 mA. Após 3 h, a mineralização de fenol, avaliada por medidas de carbono orgânico total, corresponderam a 24, 12 e 5 % para FHE, FH e EQ respectivamente. O sistema para tratamento de água foi investigado sob irradiação solar direta e com um simulador solar (lâmpada de vapor metálico). Na configuracao FH, obteve-se mineralização de 35 % após 4 h de irradiação. A conexão com uma célula solar de Si ou de TiO2/corante, resultou em mineralização de 60 e 80%, respectivamente. Análises de CLAE e espectroscopia UV-Vis indicaram menor concentracao de intermediários nas amostras tratadas com o sistema FHE. Os resultados demonstram que a conexão da célula solar ao eletrodo de TiO2 permite assistir eletroquimicamente o processo de fotocatálise heterogênea, o que resulta em maior mineralização de fenol / Abstract: A new system for water decontamination by electro-assisted heterogeneous photocatalysis (EHP) was developed. The system consisted of a platinum counter-electrode and a TiO2 film electrode connected to a solar cell. The photoelectrode was prepared by deposition of TiO2 nanoparticles on transparent electrodes. The TiO2 films, c.a. 4 mm thick, were transparent and presented uniform and porous surface. Its electrochemical behavior was typical of an n-type semiconductor electrode. The photocatalytic activity of the TiO2 electrode was investigated for degradation of phenol in aqueous solution. For heterogeneous photocatalysis configuration (HP), under 100 mW cm- of polychromatic irradiation from an optical bench, the TiO2 electrode (1 cm) presented open circuit potential VOC = 0.6 V and short-circuit current ISC = 0.03 mA. Under irradiation and connected to a dye-sensitized TiO2 solar cell (VOC = 0.4 V and ISC = 0.64 mA), the EHP system presented VOC = 1.0 V and ISC = 0.05 mA. When the electrode was biased at + 1.1 V in the dark, electrochemical configuration (EC), ISC = 1 mA. Total Organic Carbon (TOC) measurements revealed 24; 12 and 5 % of phenol degradation for samples treated for 3 h by EHP; HP and EC configuration, respectively. Experiments done under solar irradiation for 4 h, or using a metallic vapor lamp, revealed that HP configuration resulted in 35 % of TOC removal. The EHP process, by connection with silicon or a TiO2/dye solar cell, resulted respectively in 60 and 80 % of pollutant degradation. HPLC and UV-vis spectroscopy indicated smaller concentration of intermediate organic products for the samples irradiated in EPC configuration. The photocatalytic process can be electrochemically-assisted when a solar cell is connected to the TiO2 porous electrode, resulting in a higher efficiency towards phenol degradation / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Leinig Antônio Perazolli / Resumo: O presente trabalho buscou desenvolver fotocatalisadores cerâmicos por meio da produção de heterojunções inovadoras à base de SrTiO3, TiO2 e CaO, que tiveram suas fotoatividades avaliadas pela descoloração do corante Rodamina B (RhB) e pela obtenção de biodiesel, utilizando luz ultravioleta. As amostras TiO2, CaO e SrTiO3 foram obtidas pelo método de precursores poliméricos, método Pechini, e as heterojunções TiO2/SrTiO3, CaO/SrTiO3 e CaO/CaTiO3 foram preparados por rota sol-gel. Após síntese e tratamento térmico, as amostras foram caracterizadas por difração de Raios-X (DRX) para verificar as fases cristalinas formadas, por espectroscopia de infravermelho com transformada de fourier (FT-IR) e termogravimetria/análise térmica diferencial (TG/DTA) para verificar e quantificar a formação de CaCO3 e Ca(OH)2, por espectroscopia de refletância difusa (UV/Vis/NIR DRS) para determinar a energia de band gap, por Brunauer, Emmett e Teller (B.E.T.) para determinar a área específica, por microscopia eletrônica de varredura acoplada a espectroscopia de energia dispersiva de Raios-X (FE-SEMEDS) para estimar o tamanho das partículas, sua morfologia e composição elementar, por espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios-X (XPS) para conhecer a composição elementar presente na superfície da amostra e seus estados de oxidação, por espectroscopia de fotoluminescência (PL) para verificar a formação de defeitos estruturais, por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTE... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work aimed to develop ceramic photocatalysts through the production of innovative SrTiO3, TiO2 and CaO based heterojunctions, which had their photoactivities evaluated by the discoloration of Rhodamine B (RhB) dye and by obtaining biodiesel using UV light. TiO2, CaO and SrTiO3 samples were obtained by polymeric precursor method, Pechini method, and TiO2/SrTiO3, CaO/SrTiO3 and CaO/CaTiO3 heterojunctions were prepared by sol-gel route. After synthesis and heat treatment, the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) to verify the crystalline phases formed, fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and thermogravimetry/differential thermal analysis (TG/DTA) to verify and quantify the formation of CaCO3 and Ca(OH)2, diffuse reflectance spectroscopy (UV/Vis/NIR DRS) to determine band gap energy, Brunauer, Emmett e Teller (B.E.T.) to determine specific area, field emission scanning electron microscopy coupled X-ray dispersive energy spectroscopy (FE-SEM-EDS) to estimate particle size, morphology and elemental composition, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to know the elemental composition present on the sample surface and oxidation states, photoluminescence spectroscopy (PL) to verify the formation structural defects, high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) to confirm the formation of heterojunction. Rhodamine B discoloration was measured by UV/Vis molecular absorption spectroscopy and the conversion of oil to biodiesel was analyz... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor