Ces travaux de thèse portent sur la photodégradation de retardateurs de flamme bromés  (RFB) : décabromodiphényléther (BDE -209), tétrabromobisphénol A (TBBPA), TBBPA bis (allyl) éther (TBBPA-BAE) et TBBPA bis (2,3-dibromopropyl) éther (TBBPA- DBPE) en milieu solide et dans des échantillons réels. Nous avons d’abord caractérisé par chromatographie en phase liquide-haute résolution couplée à la spectrométrie de masse (LC-HR-MS) le BDE-209 et ses produits de dégradation dans des échantillons de textiles issus de sièges auto des véhicules hors usage (VHUs) des années 90. Puis, nous avons mené des expériences prouvant que ces produits de dégradation étaient d’origine photochimique. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’effet du polystyrène sur la photodégradation du BDE-209, TBBPA et ses dérivés et l’effet de ces RFBs sur la photodégradation du polystyrène. Des analyses par différentes techniques spectroscopiques et chromatographiques (IR, ATR-FTIR, GC-MS, SEC) ont mis en évidence un net effet d’accélération réciproque. La SEC (chromatographie d’exclusion stérique) a révélé une augmentation drastique des coupures de chaîne du PS avec fragmentation. En outre, des photoproduits résultant de l'oxydation du PS et de sa bromation par Br· ont été observés pour la première fois. L’existence de ces sous-produits suggère un nouveau mécanisme de transformation de PS en présence de RFB. Certains de ces photoproduits migrent dans l’eau et l’air, pouvant causer une pollution environnementale. / The main objective of this PhD thesis was to evaluate the photodegradation of brominated flame retardants (BFRs): decabromodiphenyl ether (BDE-209), tetrabromobisphenol A (TBBPA), TBBPA bis (allyl) ether (TBBPA-BAE) and TBBPA bis(2,3-dibromopropyl) ether (TBBPA-DBPE) in solid medium and real samples. As a first step, we characterized by liquid chromatography high-resolution-mass spectrometry (LC-HR-MS) the BDE-209 and its degradation products in textile samples from car seats of end-of-life vehicles (ELVs) of the 1990s. Then we demonstrated that these products were formed by photodegradation. In a second step, we investigated the effect of polystyrene on the photodegradation of BDE-209, TBBPA and its derivatives and the effect of these RFBs on the photodegradation of polystyrene. Analyses carried out by chromatography and spectroscopy techniques (IR, ATR-FTIR, GC-MS, SEC) revealed significant and mutual acceleration effects. SEC (exclusion size chromatography) showed a drastic increase in chain breaks of PS. Morover, additional photoproducts that may result from PS oxidation and Br • bromination has been observed for the first time. The formation of these byproducts suggests a new PS transformation mechanism in the presence of BFR. Some of these photoproducts can migrate into water and air causing environmental pollution.

Cette étude a eu pour objectif de contribuer à une meilleure compréhension du comportement photochimique de certains micropolluants de type antibiotiques vétérinaires (sulfaquinoxaline, pyriméthamine) ou antibactérien (triclosan) en solution aqueuse et à la surface de la kaolinite, utilisée comme un modèle de sol.L’étude du comportement photochimique de la sulfaquinoxaline a été réalisée sous excitation à 254 nm et 365 nm. Dans tous les cas, une dégradation efficace est observée avec un rendement quantique qui dépend de la longueur d’onde d’excitation, du pH et la concentration d’oxygène dissous. De plus, la présence de l’oxygène moléculaire dans le milieu conduit à une inhibition partielle la photodégradation mettant en évidence l’implication partielle de l’état excité triplet. Ce dernier a pu être mis en évidence par photolyse laser nanoseconde à travers un transfert Triplet-Triplet (T-T) en employant le β-carotène comme accepteur. Sur le plan analytique, la phototransformation de la sulfaquinoxaline conduit à la formation d’un grand nombre de produits qui ont été identifiés par HPLC/ESI/MS/MS en identifiant les processus de fragmentation intervenant pour chaque molécule étudiée. L’étude a permis de montrer que les états excités singulet et triplet sont tout les deux impliqués dans la photodegradation et que les processus principaux intervenant sont la photohydrolyse, la désulfonation avec un réarrangement intramoléculaire, l'hydroxylation des motifs aromatiques et l'isomérisation selon un processus de type photo Fries.L’étude de la photoréactivité de la pyriméthamine a montré que la dégradation est plus efficace avec la forme neutre. Le rendement quantique a été évalué à environ 4,0x10-2 en milieu aéré et sous excitation à 254 nm. L’étude par photolyse laser a montré la formation intermédiaire de l’état excité triplet mais également de l’électron solvaté (absorption à 700 nm). Les processus de formation des photoproduits primaires sont la substitution de l’atome de chlore par un groupement hydroxyle ou par un atome d’hydrogène et l’hydroxylation du noyau aromatique.La dégradation des micropolluants à la surface du sol a pu être abordée en utilisant l’argile kaolinite comme support modèle. Ce système simplifié nous a permis d’étudier la photodégradation sous excitation en Suntest sur le plan cinétique et analytique. L’étude cinétique a été entreprise en fonction de différents paramètres tels que l’épaisseur de la kaolinite et la concentration initiale du substrat. Le premier effet nous a permis de montrer que pour des épaisseurs inférieures à 70 µm, la vitesse de diffusion du composé des zones sombres vers les zones irradiées est très rapide devant la photolyse et de ce fait, elle peut être négligée. Cet aspect a conduit à la détermination du rendement quantique de disparition à la surface de la kaolinite. Sur le plan analytique, les réactions observées sur l’argile sont différentes de celles observées en solution aqueuse. En effet, dans le cas de la sulfaquinoxaline, seul le produit de désulfonation est observé. Au contraire de la sulfaquinoxaline, l’étude complète de la molécule de triclosan a montré la formation de plusieurs produits et notamment des dimères ou des oligomères ce qui suggère la présence du substrat sous forme d’agrégats à la surface de l’argile. Afin de confirmer cette observation expérimentale, nous avons abordé une étude de modélisation par dynamique moléculaire. Celle-ci a donnée des informations très importantes sur l’organisation des molécules à la surface de la kaolinite. Ainsi, l’adsorption du triclosan fait intervenir d'importantes liaisons hydrogène avec la surface de la kaolinite. En présence de plusieurs molécules, la formation d’agrégats est gouvernée par une importante interaction entre les noyaux aromatiques de type π-stacking. / The study undertaken within this thesis concerns the photochemical behavior of the veterinary antibiotics sulfaquinoxaline and pyrimethamine, as well as the antimicrobial triclosan in aqueous solutions and at the surface of kaolin, used as a soil model.The photochemical study on sulfaquinoxaline was performed at 254 and 365 nm. In all cases, an efficient degradation was observed with a quantum yield that depends on the excitation wavelength, pH and the dissolved molecular oxygen concentration. Molecular oxygen acts as an inhibitor which reflects the involvement of the triplet excited state. Sulfaquinoxaline was clearly shown to be a photosensitizer of β-carotene via a triplet-triplet transfer process. From the analytical point of view, several photoproducts were generated and identified by using HPLC/ESI/MS/MS technique through a close analysis of the fragmentation processes. The byproducts that were formed via the singlet as well as the triplet excited states were mainly generated by photohydrolysis, desulfonation, hydroxylation and isomerisation reactions.The photochemical study of pyrimethamine indicates an efficient photoreactivity with the molecular form. The laser flash photolysis study reveals the implication of singlet and triplet excited states. The byproducts were mainly formed through the substitution of the chlorine atom by an hydroxyl group and the hydroxylation of the aromatic moiety.The photochemical study at the surface of soil was undertaken by using kaolin as a model support. Such simple system appears to be a guideline for precise kinetic and analytical studies. The former was performed as a function of several important parameters such as the layer thickness and the initial concentration of the substrate. The first parameter clearly indicates that for a thickness lower than 70 µm, the rate of diffusion is so fast that this process can be neglected when compared to the photochemical process. Thus, the first rate constant at the surface of kaolin was determined. Only the product of desulfonation was observed with sulfaquinoxaline while with triclosan, several byproducts were obtained such as dimers and oligomers suggesting the formation of aggregates at the surface of the solid support. In order to confirm this aspect, molecular dynamics studies were undertaken and indicate that the adsorption of triclosan mainly occurs at the surface of kaolin via hydrogen molecular bonds. The arrangement of the molecules in a cluster is governed by π-stacking type interactions between the aromatic moieties.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Macrolide antibiotics are an important group of prescription drugs; as a consequence of the large and continuous use, they are commonly found in the environment. In the present study, it was developed and optimized a chromatographic method to assess the occurrence of macrolide antibiotics Azithromycin, Clarithromycin, Erythromycin and Roxithromycin in the effluent of the University Hospital of Santa Maria, in two sampling points, by applying high performance liquid chromatography coupled to mass detection with quadrupole ion trap (HPLC-MS/MS_QTrap) and clean-up/pre-concentration by solid phase extraction with the aid of Surface Methodology Response. The concentrations measured during a week in the hospital effluent were 1.32±0.13 and 0.22±0.06 μg L-1 for Azithromycin and Clarithromycin; in the receptor water sream was 1.12±0.20, 0.20±0.05 and 0.01±0.004 μg L-1 for Azithromycin, Clarithromycin and Erythromycin. Roxithromycin was not detected in all effluent samples. After this, it was done the evaluation of the risk quotient of the macrolide antibiotics. The value of the risk quotient for the hospital effluent for Azithromycin and Clarithromycin was 11 (high risk), and for the receptor water stream the risk quotient was 9.3 and 10.0 for Azithromycin and Clarithromycin; for Erythromycin, a quocient risk value of 0.5 (medium risk). For degradation of the antibiotics in aqueous solution, it was used UV-photolysis, by which the influence of pH (3-11) was evaluated. Azithromycin showed low degradation by acid pH; for other pH, as well, for all the other antibiotics, the degradation was above 70% after 60 min of treatment. It was conducted a kinetic study of the degradation process of macrolide antibiotics in different pHs, by which Azithromycin revealed a recalcitrant profile, and Roxithromycin, as the more easily degradable one. For identification of the products formed during the photolysis experiments it was used independent information acquisition and as precursor ions of fragments m/z 116 and 158, characteristic of the macrolide compounds, at three collision energies (30, 45, and 60 V). It was proposed fragmentation routes of the degradation products: 8 products for Azithromycin, 7 for Clarithromycin, 6 of Erythromycin and 8 Roxithromycin. Through the same experiments with independent information acquisition, it was investigated the presence of eventual metabolites in hospital effluent, and three metabolites were found. By applying photolysis to the hospital effluent fortified, at pH 7, it was observed that the degradation occurs above 80% for all compounds after 60 min of irradiation. It was observed the formation of degradation products previously determined by experiments in aqueous solution. It was also found three degradation products for Azithromycin, 2 for Clarithromycin, 1 for Erythromycin and 3 for Roxithromycin. / Os antibióticos macrolídeos são uma importante classe de fármacos preescritos no tratamento das mais variadas infecções, e como consequência se seu grande e continuo uso são comumente encontradas no ambiente. No presente estudo foi desenvolvido e otimizado método de cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à detector de massas quadrupolo íon trap (HPLC-MS/MS_QTrap) e de clean-up/pré-concentração por extração em fase sólida com auxílio de Metodologia de Superfície de Resposta para avaliar a ocorrência dos antibióticos macrolídeos Azitromicina, Claritromicina, Eritromicina e Roxitromicina no efluente hospitalar do Hospital Universitário de Santa Maria em dois ponto de amostragem. As concentrações médias durante o ciclo de uma semana de amostragem no efluente do pronto atendimento foram de 1,32±0,13 e 0,22±0,06 g L-1 para Azitromicina e Claritromicina; no corpo recpetor foram de 1,12±0,20; 0,20±0,05 e 0,01±0,004 g L-1 para Azitromicina, Claritromicina e Eritromicina, respectivamente. Roxitromicina não foi detectada. Após foi feita a avaliação do quociente de risco dos antibióticos macrolídeos. O quociente de risco no efluente do pronto atendimento para Azitromicina e Claritromicina foi de 11, risco alto, o qual também foi evidenciado no corpo receptor com quociente de risco de 9,3 e 10 para Azitromicina e Claritromicna, e risco médio para Eritromicina de 0,5. Para degradação dos antibióticos foi utilizado fotólise artificial em solução aquosa, sendo avaliado a influência do pH de 3-11 na degradação destes compostos. Azitromicina apresentou baixa degradação em pH ácido, para os outros pH e demais compostos a degradação foi acima de 70% após 60 min de tratamento. Foi feito um estudo cinético do processo de degradação dos antibióticos macrolídeos em diferentes pH, observando-se que a Azitromicina apresentou um perfil recalcitrante para o processo, e Roxitromicina foi degradada com maior facilidade. Para a identificação dos produtos formados durante os experimentos de fotodegradação foram montados experimentos de informação independente de aquisição utilizando como íons precursores os íons de m/z 116 e 158 característicos dos compostos macrolídeos em três energias de colisão (30, 45 e 60 V). Foram identificadas e propostas rotas de fragmentação para 8 produtos de degradação de Azitromicina, 7 para Claritromicina, 6 para Eritromicina e 8 produtos de degradação de Roxiromicina. Através dos mesmos experimentos de informação independente de aquisição, foi investigada a presença de possíveis metabólitos no efluente hospitalar sendo encontrados 3 metabólitos. Com a aplicação de fotólise ao efluente hospitalar fortificado, em pH 7, observou-se que ocorre degradação acima de 80% para todos os compostos após 60 min de tratamneto. Foi observada a formação de produtos de degradação, que tinham sido previamente determinados em solução aquosa. Foram encontrados 3 produtos de degradação de Azitromicina, 2 para Claritromicina, 1 para Eritromicina e 3 produtos para Roxitromicina.

Submitted by Thais Silva do Amaral null (thais_rpss@yahoo.com) on 2016-06-03T19:14:32Z No. of bitstreams: 1 Thais Silva do Amaral-Dissertação.pdf: 3804617 bytes, checksum: 8083e47078da73695bac6f8aa62e3778 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-08T13:24:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amaral_ts_me_araiq_par.pdf: 1221750 bytes, checksum: e72ea0e2cee4ebb7654b4a0d18d9289f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-08T13:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amaral_ts_me_araiq_par.pdf: 1221750 bytes, checksum: e72ea0e2cee4ebb7654b4a0d18d9289f (MD5) Previous issue date: 2015-05-12 / Polímeros derivados do petróleo como polietileno tereftalato (PET) e polietileno naftalato (PEN), são utilizados em larga escala como substratos em diversos dispositivos eletrônicos. A crescente preocupação com o meio ambiente nos leva a buscar alternativas sustentáveis na utilização de materiais para fabricação de novas tecnologias. Neste trabalho, com o intuito de avaliar a viabilidade da substituição destes substratos por polímeros naturais, foi explorada uma biocelulose, a celulose bacteriana (CB), secretada por bactérias Acetobacter xylinum, que é um polímero de obtenção ―verde‖, não gerando resíduos ou altos impactos ambientais para ser produzida, além de possuir características desejáveis para ser utilizado como substrato em novos materiais, como resistência mecânica com módulo de Young de 134 GPa, tamanho nanométrico das fibras e transparência. Membranas funcionais foram obtidas pelo crescimento de nanofios de óxido de zinco na sua superfície. Os nanofios de ZnO foram obtidos com comprimento médio de 1,69 ± 0,08 μm e diâmetro de 37,2 ± 4,2 nm. Os materiais foram avaliados estruturalmente pela Difratometria de Raios-x (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM), e quimicamente utilizando Espectroscopia de Espalhamento Raman e Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho (FT-IR). Também foram realizadas de medidas de Impedância Elétrica e Análise termogravimétrica (TG/DTG). Por fim os materiais foram testados em três diferentes aplicações: como membrana para fotodegradação de corantes, sensor piezoelétrico e substrato removível para obtenção de fios de ZnO não suportados que se mostraram aplicações viáveis para o material. / Petroleum-derived polymers such as Polyethylene Terephthalate (PET) and Polyethylene Naphthalate (PEN), are largely used as substrates in various electronic devices. The growing concern with the environment leads us to seek sustainable alternatives in the use of materials for the manufacture of new technologies. In this work, in order to assess the feasibility of replacing these substrates by natural polymers, bacterial cellulose (BC) was explored, secreted by bacteria Acetobacter xylinum is a ―green‖ polymer that don’t generate waste or high environmental impacts to be produced, and has desirable characteristics for use as new substrate materials, such as mechanical strength with Young's modulus of 134 Gpa, nano-sized fibers and transparency. Functional membranes were prepared by growing ZnO nanowires on the BC dried membranes surface. The obtained ZnO nanowires presented an average length of 1.69 ± 0.08 m and diameter of 37.2 ± 4.2 nm. Materials were evaluated structurally by X-ray Diffraction (XRD) and High-resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM), chemically using Raman Scattering spectroscopy and Vibrational Spectroscopy in the Infrared Region (FT-IR). Electrical Impedance measurements and thermal gravimetric analysis (TG / DTG) were performed as well. Finally the materials were tested in three different applications: as a membrane for dyes photodegradation, piezoelectric sensor and removable substrate for obtaining unsupported ZnO nanowires that are viable applications for the material.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MENA_Rodrigo_2013.pdf: 2867164 bytes, checksum: bfe45eefdca81e4813750dfe0d6cfc15 (MD5) Previous issue date: 2013-07-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / It is known that polypropylene is degraded in the presence of UV radiation, making difficult its use in applications where occurs this kind of radiation. This situation arises a need to improve the properties of polypropylene under photodegradation. Some work was done in order to improve the surface properties of the polypropylene film with deposition of organosilicon, but the photoprotection caused by these films is still poorly studied. The purpose of this study was to deposit a film prepared from organosilicon plasmas of HMDSO (Hexamethyldisiloxane) on the surface of polypropylene films and verify the protection provided against photodegradation. Depending on the plasma deposition conditions, we detected a variation in the protection exerted by the deposited film. Among the tests, the chemical vapor deposition on low pressure plasma by radio frequency of 13.56 MHz using a mixture of gases with pressure O2/HMDSO added 6 Pa and a power of 80 W for a period of 1 h showed the best protection results, measured by comparing the evolution of the area in the region with the carbonyl peak at 1722 cm-1. FEG-SEM analysis showed that the film generated have adhesion to the substrate. Profilometry analyzes demonstrated that increasing the deposition time increases the film thickness and decreases its surface roughness. / É sabido que o polipropileno sofre degradação na presença de radiação UV, dificultando a sua utilização em aplicações onde ocorre incidência deste tipo de radiação. Surge assim a necessidade de se melhorar as propriedades do polipropileno em relação à fotodegradação. Alguns trabalhos foram desenvolvidos no sentido de melhorar as propriedades superficiais do polipropileno com a deposição de filmes de organosilicone, mas a fotoproteção originada por estes filmes ainda é pouco estudada. O propósito do presente trabalho foi o de depositar um filme organosilicone preparado a partir de plasmas de HMDSO (Hexametildisiloxano) sobre a superfície de filmes de polipropileno e verificar a proteção fornecida contra a fotodegradação. Dependendo das condições de deposição a plasma empregadas, detectou-se uma variação na proteção exercida pelo filme depositado. Dentre os testes realizados, a deposição de vapor químico por plasma de baixa pressão de radiofrequência de 13,56 MHz usando uma mistura de gases de O2/HMDSO com pressão de somada de 6 Pa e com uma potência de 80 W pelo período de 1 h foi a que apresentou melhores resultados de proteção, medida pela comparação da evolução da área da carbonila na região com pico em 1722 cm-1 As análises SEMFEG demonstraram que o filme formado tem adesão ao substrato. As análises de perfilometria demonstraram que o aumento do tempo de deposição aumenta a espessura do filme e diminui sua rugosidade.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-04-25T17:57:49Z No. of bitstreams: 1 TeseOFL.pdf: 5276658 bytes, checksum: fa1530974731a8e33b62043b4c524afb (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-02T12:15:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseOFL.pdf: 5276658 bytes, checksum: fa1530974731a8e33b62043b4c524afb (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-02T12:15:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseOFL.pdf: 5276658 bytes, checksum: fa1530974731a8e33b62043b4c524afb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T12:42:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseOFL.pdf: 5276658 bytes, checksum: fa1530974731a8e33b62043b4c524afb (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Semiconductors employed as photocatalysts that can be activated by visible irradiation have attracted intense scientific interest due to their applications in heterogeneous photocatalysis. BiVO4 is a semiconductor with band gap value of 2.4 eV; however, this material exhibits poor photocatalytic activity mainly due to the rapid recombination of electron/hole pair. An efficient strategy to overcome this challenge is through the formation of type-II heterostructures. Based on this overview, this work aimed at: (i) developing methods to obtain heterostructures composed of BiVO4 and different bismuth compounds (t-BiVO4, Bi2O3 e Bi2O2CO3), (ii) to evaluate the effect of heterojunction formation on photocatalytic properties, and (iii) to study the mechanisms of charge transfer and organic pollutants degradation. Initially, this work investigated the synthesis of BiVO4 by oxidant peroxide method, and it was observed that the main reason for the poor photoactivity of BiVO4 is its inability to reduce O2 to O2 •-. In order to overcome this challenge, we attempted to obtain heterostructures between monoclinic BiVO4 and tetragonal BiVO4 phases (m-BiVO4/t-BiVO4) by oxidant peroxide method. It was verified that m-BiVO4/t-BiVO4 heterostructures exhibited better photocatalytic performance in the degradation of methylene blue (MB) dye than their isolated phases, under visible irradiation. HRTEM images revealed that the heterostructured sample was composed of nanoparticles with average size of 10 nm, the m-BiVO4/t-BiVO4 interface was also evidenced. The mechanisms of charge transfer between the phases and organic pollutant oxidation were proposed in agreement with the obtained results by XPS, mass spectroscopy and TOC analysis. Holes (h+), superoxide anion (O2 -•) and hydroxyl radicals (•OH) were the primary active species responsible for MB photodegradation. The increase of m-BiVO4/t-BiVO4 heterostructure photoactivity occurred due to the formation of a suitable heterojunction, promoting the effective separation of photogenerated charges. However, this method presented difficulties in the control of heterostructure morphology and composition, because it is based on a simultaneous two-phase crystallization process. Therefore, we developed a novel strategy for heterostructure tailoring driven by solubility difference of two semiconductors that possess at least one metal in common. For this, the formation of heterojunctions by BiVO4 growth on Bi2O3 or Bi2O2CO3 self-sacrificial surface was evaluated. For the Bi2O3/BiVO4 heterostructures, the amount of xiv heterojunctions formed between Bi2O3 and BiVO4 was tuned by synthesis process variables (temperature and V concentration) and the particle size of preformed Bi2O3 (i.e. solubility difference). The heterojunctions were evidenced by HRTEM images, where the growth of BiVO4 nanoparticles on Bi2O3 or Bi2O2CO3 surface was observed. Time resolved photoluminescence and XPS results confirmed that the formation of type-II heterostructure led to increase of charge carriers lifetime. The proposed synthesis strategy showed efficiency in obtaining Bi2O3/BiVO4 and Bi2O2CO3/BiVO4 heterostructures with controlled morphology and composition that improved photoactivity when compared to their isolated phases. / Semicondutores que podem ser ativados sob radiação visível são de grande interesse para processos fotocatalíticos. O BiVO4 é um semicondutor com valor de band-gap de 2,4 eV, no entanto, este apresenta uma baixa atividade fotocatalítica, devido principalmente à rápida recombinação do par elétron/buraco. Uma estratégia eficiente para superar este desafio é pela formação de heteroestruturas do tipo-II. Diante deste panorama, este trabalho teve por objetivo: (i) desenvolver métodos para obter heteroestruturas de BiVO4 com diferentes compostos de bismuto (t-BiVO4, Bi2O3 e Bi2O2CO3), (ii) avaliar o efeito das heterojunções nas propriedades fotocatalíticas, e (iii) estudar os mecanismos de transferência de carga e de degradação de poluentes orgânicos. Inicialmente, este trabalho lidou com a síntese do BiVO4 pelo método de oxidação por peróxido e observou-se que a principal razão para baixa atividade fotocatalítica do BiVO4 é sua incapacidade de reduzir o O2 em O2 •-. Com o objetivo de superar este desafio, buscou-se a obtenção de heterostruturas de BiVO4 nas fases monoclínica e tetragonal (m- BiVO4/t-BiVO4), pelo método de oxidação por peróxido. Foi verificado que a heteroestrutura m-BiVO4/t-BiVO4 exibiu uma melhor performance fotocatalítica na degradação do corante azul de metileno (AM) do que as suas fases isoladas, sob radiação visível. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) revelaram que a amostra heteroestruturada é composta de nanopartículas com tamanho médio de 10 nm, a interface m-BiVO4/t-BiVO4 também foi evidenciada. Foram propostos mecanismos de transferência de cargas entre as fases e de oxidação do poluente orgânico de acordo com os resultado obtidos pelas técnicas de XPS, espectrometria de massas e análise de TOC. Os buracos (h+), radicais superóxidos (O2 -•) e hidroxila (•OH) foram as principais espécies ativas responsáveis na fotodegradação do AM. O aumento da fotoatividade da heteroestrutura m-BiVO4/t-BiVO4 ocorreu devido a formação de uma heterojunção adequada, que promove a separação efetiva das cargas foto-geradas. No entanto, este método apresentou dificuldade no controle morfológico e da composição da heteroestruturas por ser um processo de cristalização simultânea das fases, portanto, foi desenvolvido uma nova estratégia para a produção de heteroestruturas dirigido pela diferença de solubilidade entre dois semicondutores que possuem ao menos um metal em comum. Para tal, a formação de heterojunções pelo crescimento do BiVO4 na superfície xii de sacrifício do Bi2O3 ou Bi2O2CO3 pré-formados foi avaliada. Para a heteroestrutura Bi2O3/BiVO4 foi observado que a quantidade de junções formadas foi dependente da solubilidade do precursor que foi variado pelo tamanho de partícula do Bi2O3. As heterojunções foram evidenciadas por imagens de HRTEM, onde foi observado a formação de nanopartículas do BiVO4 na superfície das fases de Bi2O3 e Bi2O2CO3. Os espectros de fotoluminescência e de XPS confirmaram que a formação da heteroestrutura do tipo-II conduziu ao aumento do tempo de vida dos portadores de carga. Esta estratégia de síntese proposta mostrou-se eficiente, já que foi possível obter heteroestruturas de Bi2O3/BiVO4 e Bi2O2CO3/BiVO4 com controle de morfologia e composição, que resultou no aumento da fotoatividade quando comparado as fases isoladas. / FAPESP: 13/13888-0

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-20T14:18:13Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7366953 bytes, checksum: e2858ff3ade34aa9cdf821b90999c936 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-20T14:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7366953 bytes, checksum: e2858ff3ade34aa9cdf821b90999c936 (MD5) Previous issue date: 2017-04-28 / Calcium stannate, CaSnO3, is orthorhombic perovskite-type that presents technological applications as catalysts and photocatalysts. In this work, undoped CaSnO3 and doped with Fe3+, Co2+ or Cu2+ were obtained by the modified Pechini method and applied in photodegradation of the textile dye Remazol Golden Yellow and as catalysts in the reduction reaction of nitrogen monoxide (NO). Furthermore, these materials were deposited on the ZrO2 support or Pd2+-doped or Pd impregnated and evaluated in the reduction of NO with CO and NO with NH3. The catalysts were characterized by thermogravimetric analysis (TG/DTA), X-ray diffraction (XRD), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), infrared spectroscopy (IR), Raman spectroscopy, analysis of the surface area by the BET method, scanning electron microscopy with field emission (FE-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). XRD patterns showed a small change in the long range-order for the doped samples due to partial substitution of cations. The Raman spectra indicated that the incorporation of Fe3+, Co2+ and Cu2+ in the CaSnO3 lattice promoted a symmetry breaking, which was confirmed by the change of the band gap values of the samples. The photocatalytic tests of RNL dye were performed in the reactor using a UVC lamp (λ = 254 nm). The catalytic tests were carried out in a reactor containing a gaseous mixture with stoichiometric amounts of nitrogen monoxide (NO) and carbon monoxide (CO) in helium in the temperature range of 300 °C to 700 °C or in a reactor containing a mixture of NO and ammonia (NH3) in helium in the temperature range of 250 °C to 500 °C. The results of the photocatalytic evaluation showed that CaSnO3 doping with transition metals increased the photocatalytic efficiency of the material, especially for the Cu2+ (76% of discoloration), which was related to the while the decrease in the intensity of the photoluminescence spectrum as a function of doping. The catalytic tests of NO with CO showed that Co2+ and Cu2+-doped perovskites showed 100% of conversion, at temperatures above 500ºC. The palladium impregnation promoted the conversion of NO with CO throughout the evaluated temperature range, but it did not favor the reaction of NO with NH3, probably due to the oxidation of NH3 by Pd. The perovskite deposited on the ZrO2 support showed the best catalytic conversion values. The results of FEG and TEM confirmed the deposition of the active phase on the ZrO2 support and indicated the formation of core@shell systems. / Estanato de cálcio, CaSnO3, é uma perovskita do tipo ortorrômbica que apresenta aplicações tecnológicas como catalisadores e fotocatalisadores. Neste trabalho, CaSnO3 não dopado e dopado com Fe3+, Co2+ ou Cu2+ foram obtidos pelo método Pechini-modificado e aplicados na fotodegradação do corante têxtil remazol amarelo ouro (RNL), e como catalisadores na reação de redução de monóxido de nitrogênio (NO). Além disso, esses materiais foram depositados sobre o suporte catalítico ZrO2 ou impregnados ou dopados com paládio e avaliados na redução de NO com CO e NO com NH3. Os catalisadores foram caracterizados por análise termogravimétrica (TG/DTA), difração de raios-X (DRX), espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e do visível (UV-Vis), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV), espectroscopia Raman, análise da área superficial (SBET), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-EC) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados de DRX mostraram uma pequena mudança na ordem a longo alcance das amostras dopadas devido à substituição parcial dos cátions. Os espectros Raman indicaram que a incorporação dos metais Fe3+, Co2+ e Cu2+ na rede do CaSnO3 promoveu quebra de simetria, o que foi confirmado pela mudança nos valores do band gap das amostras. Os ensaios fotocatalíticos do corante RNL foram realizados em reator utilizando uma lâmpada UVC (λ= 254 nm). Por sua vez, os testes catalíticos foram realizados em um reator contendo uma mistura gasosa, com quantidades estequiométricas de monóxido de nitrogênio (NO) e monóxido de carbono (CO), em hélio, na faixa de temperatura de 300°C a 700°C ou em um reator contendo mistura de NO e amônia (NH3), em hélio, na faixa de temperatura de 250°C a 500°C. Os resultados da avaliação fotocatalítica mostraram que a dopagem do CaSnO3 com os metais de transição aumentou a eficiência fotocatalítica do material, sendo mais expressiva para o material dopado com Cu2+ (76% de descoloração), o que foi relacionado à diminuição na intensidade dos espectros de fotoluminescência em função da dopagem. Os testes catalíticos de NO com CO mostraram que as perovskitas mássicas dopadas com Co2+ e Cu2+ apresentaram 100% de conversão, em temperaturas superiores a 500ºC. A impregnação com paládio favoreceu a conversão de NO com CO em toda a faixa de temperatura avaliada, no entanto, desfavoreceu a reação de NO com NH3, provavelmente devido à oxidação de NH3 pelo Pd. As perovskitas depositadas sobre o suporte ZrO2 mostraram os melhores valores de conversão catalítica. Os resultados de MEV-EC e MET confirmaram a deposição da fase ativa sobre o suporte ZrO2 e indicaram a formação de sistemas core@shell.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In this work, was evaluated the treatment of the effluent from a fipronil insecticide production plant by a process that consists of two parts: initially a conventional treatment step, by flocculation, was carried out in order to remove suspended solids. For that, were tested the concentrations of 40, 80, 160, 240 e 320 mg L-1, of the flocculant (FeCl3), obtaining the highest solid and fipronil removal efficiency when the 160 mg L-1 concentration was used. Once this first treatment step was done, was evaluated the photodegradation by photo-Fenton process, using artificial UV irradiation. The process efficiency was monitored by fipronil concentration decay, determined by high performance liquid chromatography (HPLC), removal of organic load given by dissolved organic carbon (DOC), chemical oxygen demand (COD) decay and H2O2 consumption. In addition, acute toxicity tests were performed, using the microcrustacean Artemia salina. The H2O2 concentrations of 2241, 2689, 3362, 4482 e 6723 mg L-1 were evaluated, according to the efficiency and kinetic of organic matter decay. With the increasing of H2O2 concentration, was observed an enhancement on degradation efficiency, therefore, the highest degradation efficiency was achieved when the highest H2O2 concentration was used. In a second moment was tested, the amount of Fe2+, among concentrations of 15, 45 e 60 mg L-1, the concentration of 60 mg L-1 presented the best DOC and COD removal results. The organic load effect on the degradation process was also evaluated, the effluent was diluted to 20, 15 and 5% in total volume, then experiments under the previously determined conditions, [Fe2+] = 60 mg L-1 and [H2O2] = 6732 mg L-1, was carried out. The best removal efficiency and kinetic results was obtained by the highest organic load tested. With the parameters optimized, the evolution of acute toxicity to Artemia salina was monitored during the photo-Fenton degradation. A decrease of toxicity from 100 to 13% at the first hour of reaction was observed. Based on these results, it can be stated that the coupling between the flocculation and photo-Fenton processes, can be considered as a good alternative for the treatment of this kind of effluent, once it gives high efficiency on suspended solid, fipronil, organic matter and toxicity removal. / Neste trabalho foi avaliado o tratamento do efluente da produção do inseticida fipronil por um processo composto por duas etapas: inicialmente uma etapa convencional, a qual é constituída por tratamento de floculação, para remoção dos sólidos em suspensão. Para tanto foram avaliadas as concentrações de 40, 80, 160, 240 e 320 mg L-1 do agente floculante (FeCl3) obtendo-se maior eficiência de remoção de sólidos suspensos e fipronil, quando a concentração de 160 mg L-1 de FeCl3 foi utilizada. Em um segundo momento, foi avaliada a fotodegradação da matéria orgânica remanescente pelo processo foto-Fenton, utilizando irradiação UV artificial. A eficiência do processo de fotodegradação foi monitorada pelo decaimento da concentração de fipronil, determinada por cromatografia líquida de alta eficiência, remoção da carga orgânica dada pelo decaimento da concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), demanda química de oxigênio (DQO), e, consumo de H2O2. Além disso, foram feitos testes de toxicidade aguda utilizando microcrustáceos de Artemia salina. Foram avaliadas as concentrações de H2O2 (2241, 2689, 3362, 4482 e 6723 mg L-1), em função da velocidade e eficiência da remoção da carga orgânica. A eficiência da remoção da carga orgânica aumentou seguindo o aumento da concentração de H2O2, sendo que a melhor eficiência foi alcançada com a concentração de 6723 mg L-1. Além disso, também foi avaliada a concentração de Fe2+ (15, 45 e 60 mg L-1). Dentre as concentrações testadas, a concentração de 60 mg L-1 foi a que promoveu melhores resultados de remoção de DQO e COD. A influência da carga orgânica no processo de degradação foi avaliada com o efluente diluído em 20, 15 e 5% em volume, sob as melhores concentrações determinadas previamente, [Fe2+] = 60 mg L-1 e [H2O2] = 6732 mg L-1, obtendo-se melhor eficiência de degradação para o efluente com a maior carga orgânica. Sob condições otimizadas, também foi avaliada a evolução da toxicidade aguda para A. salina, durante a aplicação do processo foto- Fenton. Foi observado que a toxicidade aguda diminuiu de 100 para 13% após 60 min de reação. Com base nos resultados obtidos, pode ser observado que o acoplamento entre os processos de floculação e foto-Fenton pode ser uma boa alternativa para o tratamento deste tipo de efluente, uma vez que houve alta eficiência na remoção de sólidos suspensos, fipronil, matéria orgânica e toxicidade. / Mestre em Química

La question des détritus marins de plastique et de leur impact sur l'environnement prend de l’ampleur. Il a été démontré que 80% des plastiques sont issus de sources terrestres, tandis que 20% viennent des côtes et mers. De nombreux auteurs soulignent un problème environnemental sérieux lié à l'absorption de POP (Polluants Organiques Persistants) par les débris plastiques, initiant ainsi une source potentielle de contamination de la chaîne alimentaire. Tous les auteurs attribuent la fragmentation en « microplastiques » (taille < 5mm) à des phénomènes liés à la dégradation, en particulier sous UV sans l’avoir jamais réellement ni démontré ni analysé. Les rivières constituant alors un vecteur privilégié de transport des déchets terrestres vers les mers et océans, nous avons décidé de mettre en évidence (et de quantifier) la présence de microplastiques dans une rivière réputée « sauvage » comme l’Allier. Au laboratoire, nous mettons au point des protocoles de simulation de la fragmentation des plastiques sous irradiations UV de différentes matières plastiques dans l'eau (douce). Nous analysons aussi bien les molécules chimiques issues de la dégradation des plastiques et transférées dans le milieu aqueux que les modifications moléculaires que peut subir le matériau. / The question of marine litter and their environmental impact gains importance. It was shown that 80% of plastics results from terrestrial sources, while 20% come from coastlines and seas. Many authors point to a serious environmental problem involved to the absorption of POPs (persistent organic pollutants) by plastic detritus, thus initiating a potential source of contamination of the food chain. All authors attribute the fragmentation to "microplastic" (size < 5mm) to phenomena related to degradation, under UV without ever having demonstrated or analysed it. The rivers constituting then a privileged vector of transport of the terrestrial waste towards the seas and oceans, we decided to highlight (and quantify) the presence of microplastics in a river known as "wild" as the Allier. At the laboratory, we develop simulation protocols for the fragmentation of plastics under UV irradiation of various plastic materials in fresh water. We analyse both the chemical molecules resulting from the degradation of plastics and transferred to the aqueous medium as well as the molecular changes that can undergo the material.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2017-09-26T00:17:48Z No. of bitstreams: 1 Bruna_L_Bortolini_2017.pdf: 1701929 bytes, checksum: fedd9e90a4ce45ab1c8b3e52d2d34e93 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-26T00:17:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna_L_Bortolini_2017.pdf: 1701929 bytes, checksum: fedd9e90a4ce45ab1c8b3e52d2d34e93 (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná (FA) / The heterogeneous photocatalysis process is one of the treatment options for pollutants, which has presented excellent results. In this sense, the present work aims to synthesize zinc oxide (ZnO) nanoparticles and to apply it as a catalyst in the degradation of the antibiotic ciprofloxacin hydrochloride (CIP) in aqueous solution, also using UV/H2O2/ZnO. In addition, the study aims to compare the degradation action between commercial and synthesized ZnO. The experiments were followed by spectrophotometry in the UV-VIS region. In photocatalysis tests, the variables were organized in an experimental design 23 to verify the influence of each variable in the degradation process, and the experimental results were evaluated using the statistical software Statistica®. It was observed from the analysis of the results that the best conditions for the degradations process were [H2O2] = 500 mg L-1 and [ZnO] = 20 mg L-1 at pH 4, after one hour of irradiation, both for commercial ZnO and nanoparticulate. / O processo de fotocatálise heterogênea é uma das opções de tratamento para poluentes, a qual têm apresentado ótimos resultados. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) e aplicá-lo como catalisador na degradação do antibiótico cloridrato de ciprofloxacino (CIP) em solução aquosa, empregando-se também UV/H2O2/ZnO. Além disso, o estudo visa comparar a ação de degradação entre o ZnO comercial e o sintetizado. Os experimentos foram acompanhados por espectrofotometria na região UV-VIS. Nos ensaios de fotocatálise, as variáveis foram organizadas em um planejamento experimental 23 para verificar a influência de cada variável no processo de degradação, e os resultados experimentais foram avaliados empregando-se o software estatístico Statistica®. Observou-se pela análise dos resultados que as melhores condições para o processo de fotodegradação foram [H2O2] = 500 mg L-1 e [ZnO] = 20 mg L-1 em pH 4, após uma hora de irradiação, tanto para o ZnO comercial quanto para o nanoparticulado.