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metadata.dc.type: Tese
Title: Estudo comparativo entre BiFeO3 e Bi2Fe4O9 no processo de fotocatálise heterogênea
metadata.dc.creator: Monteiro, Francielli Casanova
metadata.dc.contributor.advisor1: Fujiwara, Sergio Toshio
metadata.dc.contributor.referee1: Freitas, Adriane Martins de
metadata.dc.contributor.referee2: Castro, Eryza Guimarães de
metadata.dc.contributor.referee3: Tiburtius, Elaine Regina Lopes
metadata.dc.contributor.referee4: Pinheiro, Luis Antonio
metadata.dc.description.resumo: Nesta pesquisa, os materiais BiFeO3 e Bi2Fe4O9 foram sintetizados pelos metodos de reação do estado sólido e Pechini, e depois verificado material apresentava a melhor atividade fotocatalítica. Para a sintese de BiFeO3 em ambas as rotas, os pós foram calcinados a 700 °C por 10 horas e sintetizados a 750 °C por 10 h. Já para Bi2Fe4O9 que também foi sintetizado por ambas as sínteses, com diferença na estequiometria e temperatura de calcinação ( 800°C - 12 h) e sinterização 850° C – 10h). A caracterização das amostras foi obtida por Difração de Raios-X, Espectroscopia Raios-X por Energia Dispersiva acoplada a de Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo, Espectroscopia na Região do Ultravioleta-visível, Espectroscopia de Reflectância Difusa, Fisiossorção de N2 e Análise de Potencial Zeta. Os testes de degradação ocorreram em reator de bancada, onde as pastilhas foram submersas em soluções de 250 mL do corante tartrazina, triclosan e triclocarban com condições otimizadas por um planejamento experimental 22. Também foram realizados testes de fitotoxicidade e ecotoxicidade nas soluções antes e após tratamentos fotoquímicos, além de adsorção das moléculas dos contaminantes nas pastilhas e ensaios de reutilização dos materiais. Com os resultados da caracterização, verificou-se que BiFeO3 e Bi2Fe4O9, sintetizados pelas duas sínteses, apresentaram diferenças significativas em termos de morfologia, sendo que os materiais oriundos do método de Pechini foram os que apresentaram maior pureza nas fases formadas, melhores valores de área superficial, maior número de poros e menores energias de bandgap. Quanto às atividades fotocatalíticas, os dois materiais obtidos por ambas as sínteses, apresentaram taxas de degradação consideráveis para os três contaminantes, contudo, Bi2Fe4O9 sintetizado pelo método de Pechini foi o que apresentou os melhores dados: 99% de degradação de tartrazina, 91% do triclosan e 99% do triclocarban. Para todos os ensaios de adsorção foi percebeu-se que existe uma adsorção não significativa, porém necessária para que o processo fotocatalítico ocorra. Em relação ao reuso das pastilhas, foi comprovado que o Bi2Fe4O9 permanece estável e eficiente frente à 10 testes. Para os ensaios de ecotoxicidade realizados, houve redução da toxicidade, quando comparada com as soluções sem nenhum tipo de tratamento, porém as soluções que tiveram o Bi2Fe4O9 como semicondutor durante a fotocatálise, apresentaram os melhores resultados. Conclui-se então, que o material Bi2Fe4O9 sintetizado pelo método de Pechini foi o melhor fotocatalisador, se mostrando eficiente para uma futura aplicação industrial.
Abstract: In this work, the BiFeO3 and Bi2Fe4O9 materials were synthesized by the solid-state and Pechini reaction methods, and afterwards the material showed the best photocatalytic activity. For the synthesis of BiFeO3 in both routes, the powders were calcined at 700 ° C for 10 hours and synthesized at 750 ° C for 10 h. For Bi2Fe4O9, which was also synthesized by both syntheses, with a difference in stoichiometry and calcination temperature (800 ° C - 12 h) and sintering 850 ° C - 10h). The characterization of the samples was obtained by X-Ray Diffraction, X-Ray Spectroscopy by Dispersive Energy coupled to Scanning Electron Microscopy by Field Emission, Spectroscopy in the Ultraviolet-Visible Region, Diffuse Reflectance Spectroscopy, N2 Physiosorption and Analysis of Zeta Potential. The degradation tests took place in a bench reactor, where the pellets were submerged in 250 mL solutions of the tartrazine dye, triclosan and triclocarban with conditions optimized by an experimental design 22. Phytotoxicity and ecotoxicity tests were also carried out on the solutions before and after treatments photochemicals, in addition to adsorption of the contaminant molecules in the pellets and reuse tests of the materials. With the results obtained in the characterization, it was found that BiFeO3 and Bi2Fe4O9, synthesized by the two syntheses, showed significant differences in terms of morphology, surface area, bandgap energy and surface charge. As for the photocatalytic activities, the two materials obtained by both syntheses, presented considerable degradation rates for the three contaminants, however, Bi2Fe4O9 synthesized by the Pechini method was the one that presented the best data: 99% tartrazine degradation, 91% of triclosan and 99% of triclocarban. For all the adsorption tests it was noticed that there is a non-significant adsorption, however necessary for the photocatalytic process to occur. Regarding the reuse of the pellets, it was proven that Bi2Fe4O9 remains stable and efficient in the face of 10 tests. For the ecotoxicity tests performed, there was a reduction in toxicity when compared to solutions without any type of treatment, however the solutions that had Bi2Fe4O9 as a semiconductor during photocatalysis, showed the best results. It is concluded, then, that the Bi2Fe4O9 material synthesized by the Pechini method was the best photocatalyst, proving to be efficient for a future industrial application.
Keywords: BiFeO3
Bi2Fe4O9
síntese de estado sólido
síntese de Pechini
fotocatálise heterogênea
BiFeO3
Bi2Fe4O9
solid state synthesis
Pechini synthesis
heterogeneous photocatalysis
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Química
metadata.dc.publisher.program: Programa Associado de Pós-Graduação em Química - Doutorado
Citation: MONTEIRO, Francielli Casanova. Estudo comparativo entre BiFeO3 e Bi2Fe4O9 no processo de fotocatálise heterogênea. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2020.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3120
Issue Date: 20-Feb-2020
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