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dc.creatorBonesio, Mariana de Rezende-
dc.date.accessioned2023-02-08T13:05:04Z-
dc.date.available2023-02-08T13:05:04Z-
dc.date.issued2023-02-07-
dc.date.submitted2022-12-12-
dc.identifier.citationBONESIO, M. de R. Desenvolvimento de nanomaterial à base de NiO/δ- FeOOH para aplicações fotocatalíticas: um estudo teórico e experimental. 2022. 112 p. Tese (Doutorado Multicêntrico em Química)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/55974-
dc.description.abstractModified photocatalysts by heterojunction formation between semiconductors are of great interesting in increase their efficiency. This work proposed the obtaining of a new photocatalyst composed of δ-FeOOH, an iron oxide-hydroxide, and nickel oxide, NiO. The materials FN5, FN10 and FN20 were obtained using a ball mill, in which 5, 10 and 20% of pure NiO were mixed, respectively, in relation to the mass of δ-FeOOH. The materials and their precursors were characterized by x-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, BET surface area, diffuse reflectance in the ultraviolet-visible region, x-ray spectrometry and scanning and high-resolution transmission electron microscopy techniques. It was confirmed that pure NiO and δ-FeOOH nanoparticles were obtained and that the milling did not alter the structure of the respective precursors. It was assumed that the NiO nanoparticles occupied the δ-FeOOH mesopores and that the crystallographic planes of both semiconductors overlapped, forming a heterostructure. This resulted in a new arrangement of the electronic bands, evidenced by the band gap value, especially for FN20, of 2.40 eV, when compared to the precursors, 1.90 eV for δ-FeOOH and 3.65 eV for NiO. The photocatalytic tests were carried out with 25W and 8W LED lamps, for the removal of the methyl orange dye, and the FN20 was the most efficient, about 72% of removal. A theoretical study of the reaction mechanism of this process was proposed by calculating the positions of the valence (VB) and conduction bands (CB), for the evaluation of charge movement. Electrons and holes transitions occur from δ-FeOOH CB to the NiO CB and from the NiO VB to δ-FeOOH VB, respectively. From these positions, it was admitted that the oxidation reactions of water molecules to obtain •OH radicals would occur on the surface of δ-FeOOH and through a thermodynamic analysis, that the process would be energetically favorable. Starting from the FN20, the influence of the experimental parameters light, concentration and pH of the solution and photocatalyst mass were studied, as a function of the percentage response of dye removal in the presence and absence of the oxidizing agent peroxymonosulfate, PMS. Trough the response surface methodology, it was evaluated that the pH was the most significant parameter in both situations. PMS, in turn, had a greater effect on dye removal time than on efficiency, accelerating the process when present.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectFerroxitapt_BR
dc.subjectHeterojunçãopt_BR
dc.subjectFotocatálisept_BR
dc.subjectMecanoquímicapt_BR
dc.subjectPeroximonosulfatopt_BR
dc.subjectFeroxyhytept_BR
dc.subjectHeterojunctionpt_BR
dc.subjectPhotocatalysispt_BR
dc.subjectMechanochemistrypt_BR
dc.subjectPeroxymonosulfatept_BR
dc.titleDesenvolvimento de nanomaterial à base de NiO/δ- FeOOH para aplicações fotocatalíticas: um estudo teórico e experimentalpt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of nanomaterial based on NiO/δ- FeOOH for photocatalytic applications: a theoretical and experimental studypt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação Multicêntrico em Químicapt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Ramalho, Teodorico de Castro-
dc.contributor.advisor-co1Nogueira, Francisco Guilherme Esteves-
dc.contributor.advisor-co2Mancini, Daiana Teixeira-
dc.contributor.referee1Freitas, Matheus Puggina de-
dc.contributor.referee2Virtuoso, Luciano Sindra-
dc.contributor.referee3Domingues, Nelson Luís de Campos-
dc.contributor.referee4Mendes, Rafael Farinassi-
dc.description.resumoFotocatalisadores modificados pela formação de heterojunção entre os semicondutores que o formam são de grande interesse para aumentar a sua eficiência. Este trabalho propôs a obtenção de um novo fotocatalisador composto por δ-FeOOH, um óxi-hidróxido de ferro, e óxido de níquel, NiO. Os materiais FN5, FN10 e FN20, foram obtidos utilizando um moinho de bola, no qual misturou-se, respectivamente, 5, 10 e 20% de NiO puro, em relação à massa de δ-FeOOH. Os materiais e seus precursores foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios-x, espectroscopia na região do infravermelho, área superficial, reflectância difusa na região de ultravioleta-visível, espectrometria de raios-x e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão de alta resolução. Confirmou-se a obtenção de nanopartículas de NiO e de δ-FeOOH puros e que a moagem não alterou a estrutura dos respectivos precursores. Supõe-se que as nanopartículas de NiO ocuparam os mesoporos da δ-FeOOH e que os planos cristalográficos de ambos os semicondutores se sobrepuseram, formando uma heteroestrutura. Isso resultou em um novo arranjo das bandas eletrônicas, evidenciado pelo valor de band gap, especialmente para o FN20, de 2,40 eV, quando comparados aos dos precursores, 1,90 eV para δ-FeOOH e 3,65 eV para NiO. Os testes fotocatalíticos foram realizados lâmpadas LED de 25W e 8W, para a remoção do corante alaranjado de metila e o FN20 teve maior eficiência, cerca de 72% de remoção. Um estudo teórico do mecanismo de reação desse processo foi proposto pelo cálculo das posições das bandas de valência (BV) e de condução (BC), para a avaliação da movimentação das cargas. Os elétrons e lacunas transitam, da BC da δ-FeOOH para a BC do NiO e da BV do NiO, para a BV da δ-FeOOH, respectivamente. A partir dessas posições, admitiu-se que as reações de oxidação das moléculas de água para obtenção de radicais •OH ocorreriam na superfície da δ-FeOOH e por meio de uma análise termodinâmica, que o processo seria energeticamente favorável. Partindo do material FN20, estudou-se a influência dos parâmetros experimentais luz, concentração e pH da solução e massa de fotocatalisador, em função da resposta de porcentagem de remoção do corante na presença e na ausência do agente oxidante peroximonosulfato, PMS. Por meio da metodologia de superfície de resposta, avaliou-se que o pH foi o parâmetro de maior significância independente em ambas as situações. O PMS, por sua vez, teve maior atuação no tempo de remoção do corante do que na eficiência, acelerando o processo quando presente.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Químicapt_BR
dc.subject.cnpqFoto-Química Inorgânicapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5757694160323053pt_BR
Aparece nas coleções:Multicêntrico em Química de Minas Gerais - Doutorado (Teses)



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