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Previous issue date: 2014-12-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / From 2010, Brazil ranks as the largest consumer of pesticides in the world, being 99% or more of sprayed pesticides can disseminate to the environment, and consequently reaching the ground and water. A possibility attempt to remedy this contamination is the use of Advanced Oxidation Processes (AOP). These processes consist in formation of highly oxidizing species in a way to mineralize organic molecules. The species can be generated from photoactivation reactions using a semiconductor under ultraviolet-visible radiation. A promising and underexplored semiconductor in catalysis is Nb2O5 which presents notable chemical and physical properties also, niobium is highly available in Brazil and present low cost. This work aimed to evaluate the use of an abundant material in Brazil, niobium, in order to contribute to the resolution of an environmental problem and public health, the water contamination by pesticides. In this way, it tried to draw parallels between the structural, morphological and surface characteristics of the synthesized Nb2O5, and its photocatalytic activity against pesticides. Nb2O5 was synthesized by three different methods, Polymeric Precursors, Hydrothermic and Decomposition. The process was optimized for each method varying different parameters in the employed methodology. The techniques X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy with Field Emission Gun (SEM-FEG), Zeta Potential, Infrared, Diffuse Reflectance and Raman spectroscopies; were used to characterize the synthesized materials. The photodegradation process under UVC radiation (254 nm) was monitored using UV-spectroscopy in the UV-visible region and its efficiency was evaluated by means of kinetic study. In general, it was found that the polymeric precursors method produces the most efficient Nb2O5 photocatalyst. Thus, this method was used for impregnating the previously synthesized magnetic nanoparticles (magnesium and cobalt ferrites) with Nb2O5, in order to remove the photocatalyst from water and enable to reuse this material. From the obtained results it was observed that the magnetic nanoparticles do not influence the photocatalytic response and may provide the removal and reuse of the photocatalyst. / Desde 2010 o Brasil ocupa o posto de maior consumidor de agrotóxicos do mundo, sendo que 99% ou mais dos pesticidas pulverizados podem se espalhar pelo meio ambiente, fazendo com que grande parte atinja o solo e, consequentemente, a água. Uma medida para tentar remediar esta contaminação é o uso de Processos Oxidativos Avançados (POAs). Estes processos consistem na formação de espécies altamente oxidantes que buscam mineralizar as moléculas orgânicas. Essas espécies podem ser geradas a partir de reações de fotoativação de um semicondutor usando radiação ultravioleta UV. Um semicondutor candidato a essa aplicação, e pouco explorado na área de fotocatálise, é o Nb2O5, que além de apresentar propriedades químicas e físicas notáveis, o precursor nióbio é altamente disponível no Brasil e apresenta baixo custo. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar uma possibilidade de empregar e agregar valor a um material abundante no Brasil, o nióbio, buscando contribuir com a resolução de um problema ambiental e de saúde coletiva, a contaminação da água por agrotóxicos. Desta maneira, procurou-se traçar paralelos entre as características estruturais, morfológicas, superficiais do Nb2O5 sintetizado e a sua atividade fotocatalítica frente a agrotóxicos. O Nb2O5 foi sintetizado por três métodos distintos, dos Precursores Poliméricos, Decomposição e Hidrotérmico. Em cada um deles, buscou-se a otimização do processo variando-se diversos parâmetros na metodologia empregada. Para a caracterização dos materiais sintetizados foram utilizadas as técnicas de Difração de Raios X (DRX); Microscopia Eletrônica de Varredura com Fonte de Emissão de Campo (MEV-FEG); espectroscopias Raman, Infravermelho e Reflectância Difusa; e Potencial Zeta. O processo de fotodegradação sob radiação UVC (254 nm) foi monitorado utilizando-se espectroscopia na região UV- visível e sua eficiência foi avaliada realizando seu estudo cinético. Verificou-se que, em geral, o método que produziu os fotocatalisadores mais eficientes foi o dos Precursores Poliméricos. Deste modo, este método foi empregado para a impregnação do Nb2O5 sobre nanopartículas magnéticas de ferritas de magnésio e cobalto, previamente sintetizadas, a fim de realizar a remoção do fotocatalisador do meio e possibilitar a reutilização do material. Nos resultados obtidos observou-se que as nanopartículas magnéticas não influenciaram na resposta fotocatalítica e que podem proporcionar a remoção e reutilização do fotocatalisador do meio de análise.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6612 |
| Date | 10 December 2014 |
| Creators | Neves Junior, Luiz Ferreira |
| Contributors | Paris, Elaine Cristina |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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