Navegando por Palavras-chave "Photocatalysis"
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- ItemAcesso aberto (Open Access)Degradação de fenol em água de mar através de processos oxidativos avançados (Fotocatálise Heterogenea) usando catalisadores de óxido de Nióbio(Nb) e Zinco(Zn)(Universidade Federal de São Paulo, 2022-02-11) Medeiros, Leonardo Gazola [UNIFESP]; Asencios, Yvan Jesus Olortiga [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/3495814590644361; http://lattes.cnpq.br/4916996016541395; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)Afim de minimizar os impactos do processo de despejo da água produzida aos oceanos, uma possível alternativa seria a degradação das moléculas de fenol através do processo de fotocatálise heterogênea, que utiliza a energia fornecida pela luz UV e um semicondutor sólido. Este estudo visa descobrir a eficiência de semicondutores de Óxido de Nióbio (Nb2O5) e Óxido de Zinco (ZnO) como semicondutores na reação de fotocatálise oxidativa, de modo a avaliar a eficiência e viabilidade de cada um sob diversas condições. O estudo mostrou que de fato foi observado a degradação dos fenóis totais presentes nas soluções de água produzida utilizadas. Onde os catalisadores de pentóxido de nióbio apresentaram resultados constantes de maior eficiência do que os catalisadores de óxido de zinco. Entretanto, os catalisadores mistos de pentóxido de nióbio com dopagens de óxido de zinco apresentaram variada eficiência na degradação dos fenóis totais em função da quantidade de massa de óxido de zinco adicionada à mistura.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Degradação de resíduo de levedura empregado em biossorção por processos eletro-oxidativos avançados(Universidade Federal de São Paulo, 2017-10-06) Bargas, Maria Francisca Ribeiro de Aguiar [UNIFESP]; Rodrigues, Christiane de Arruda [UNIFESP]; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)The use of agroindustrial waste as adsorbents has been evaluated as an alternative treatment of textile effluents, mainly for color removal. However, solutions are required for the proper fate of the adsorbent after sorption of the organic compound. In this way, the Advanced Oxidative Processes (POA) appear as an alternative of clean destination of the solid residues containing organic compound. The objective of this work was to evaluate the efficiency in the treatment of the degradation of dry yeast biomass, biosorbent from the residue of the sugar and alcohol industry, after the sorption of methylene blue reactive dye by means of photo-Fenton and heterogeneous photocatalysis (photocatalysis and photoelectrocatalysis) using a TiO2 nanotubular oxide layer as catalyst. The study was carried out with three yeast biomasses, washed yeast biomass (WYB), in nature Yeast Biomass (YB) and yeast biomass after the sorption of the methylene blue reactive dye (SYB). Initially the BL was washed with distilled water to remove the soluble residue in order to quantify the reduction of mass and mineralization only of the solid fraction. The optimization studies of the best conditions of degradation and mineralization of the organic matter were obtained with the WYB. The optimization studies of the best conditions of degradation and mineralization of the organic matter were obtained with the WYB. In the photo-Fenton process, the optimized condition was 2,500 mg L-1 of H2O2 and 40 mg L-1 of Fe2+ and 100 mg of biomass mass, with sequential addition of H2O2 during the degradation process, at 15 min intervals, during 2 hours of treatment, with a percentage of mineralization around 45% and destruction of the degraded biomass (lysed). While in heterogeneous photocatalysis, although there is no evidence of cell lysis, the photocatalytic treatment showed to be more efficient in reducing the organic load of the WYB and YB compared to the treatment by photoelectrocatalysis, with a mass reduction percentage of around 46,5% after 4 hours of treatment. In both studies, an irradiation source with a mercury vapor lamp of 80 W was used. Then, the combination of the optimized processes, photo-Fenton followed by photocatalysis, was employed in the treatment of YB and SYB. After the degradation, YB presented a reduction of mass and mineralization around 85% and SYB around 60% of mass reduction and 50% of mineralization. The combination of the photo-Fenton process followed by the heterogeneous photocatalysis showed to be a clean destination of solid residues formed by yeast biomass with adsorbed dye.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Fotodegradação de corante orgânico em meio aquoso por fotocatálise plasmônica com uso de nanopartículas de Ag e TiO2(Universidade Federal de São Paulo, 2022-06-03) Helene, Gustavo [UNIFESP]; Pellosi, Diogo Silva [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/4319283598735971; http://lattes.cnpq.br/4531874999654499Os processos industriais levam a uma grande contaminação de água para reuso e descarte. Os atuais tratamentos fotocatalíticos normalmente baseados em óxidos metálicos como o dióxido de titânio - TiO2 são pouco eficientes, além de absorverem luz apenas na região UV do espectro eletromagnético, o que torna o processo economicamente ineficiente. A fim de melhorar suas propriedades eletrônicas, propomos aqui funcionalizar o TiO2 com nanopartículas de prata (AgNP). A AgNP apresenta forte absorção de luz na faixa do visível, a qual depende de seu tamanho e morfologia, e sua superfície favorece processos foto/eletroquímicos na superfície do TiO2. Assim, AgNPs de diferentes tamanhos e formas (esferas, prismas e bastonetes) foram sintetizadas em água e então depositadas na superfície do TiO2 usando 3-MPA como agente de ligação. Os nanohíbridos TiO2/AgNP possuem a vantagem de apresentar elevada absorção de luz nas regiões UV e visível do espectro, serem pouco solúveis em água (catálise heterogênea) e apresentam uma lenta recombinação elétron/lacunas, aumentando a eficácia fotocatalítica. Estes foram caracterizados através de espectrofotometria UV-Vis, Difração de Raio X (DRX), Microscopia eletrônica de transmissão (MET), Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Reflectância Difusa e Fotoluminescência (FL). A relação entre otimização estrutural do nanohíbrido TiO2/AgNP e seu poder fotocatalítico foi uma questão norteadora deste trabalho. A fotocatálise foi realizada com uma lâmpada policromática de Hg (emissão UV-Vis) para a degradação do corante alaranjado de metila (MO) como modelo de poluentes orgânicos persistente em água. A descrição da cinética da fotodegradação pelo mecanismo cinético de pseudo-primeira ordem Langmuir-Hinshelwood mostrou que nanohíbridos TiO2/AgNP são significativamente mais eficientes que o TiO2 puro e que tanto tamanho quanto morfologia da AgNP são importantes na degradação do corante em água. Para TiO2/AgNP esféricas, quanto menor a AgNP, maior a eficiência fotocatalítica. Já as amostras TiO2/AgNP prisma e bastonetes se mostraram ainda mais eficientes que as esferas, por conta de um mecanismo de geração de elétrons quentes nas suas estruturas. Desta forma, demonstra-se que a adsorção de AgNPs anisotrópicas é uma forma eficiente de melhorar as propriedades fotocatalíticas do TiO2 e que o design racional e controle sobre a morfologia das AgNP é um caminho para a melhor otimização do processo.
- ItemSomente MetadadadosImobilização de nanopartículas de dióxido de titânio e de prata em celulose não modificada(Universidade Federal de São Paulo, 2018-03-19) Garcia, Arthur Matsudo [UNIFESP]; Camilo, Fernanda Ferraz [UNIFESP]; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)The Development Of Methods Using Biopolymer As Matrix For Immobilization Of Inorganic Nanoparticles (Metal And Oxide) Is Increasing. Among The Biopolymers, The Cellulose Is One Of The Most Interesting, Because It Is Natural, Abundant And Non-Toxic. On The Other Hand, Its Insolubility And Hard Processability Are Obstacles To Overcome. In This Study, We Developed A New Method To Prepare Non-Modified Cellulose Films (Cel) Containing Titanium Dioxide Nanoparticles (Tio2np) And Silver Nanoparticles (Agnp) Silver Nanoparticle Dispersions Pure And Containing Stabilizers, Such As Polyvinylalchool (Pva) And Polyvynilpyrrolidone (Pvp) Were Prepared. The Dispersion Obtained Without Pva Or Pvp Contains Agnp With Diameter Around 7 To 33 Nm And They Are Stabilized By The Bh4- Anions, Via An Electrostatic Stabilization. The Microbicide Effect Of Silver Nanoparticles With Low Concentration Of Pva And Pvp Against E. Coli Is Similar To The Naked Silver Nanoparticles, Indicating That The Use Of These Polymers Is Low ConcentratiThe development of methods using biopolymer as matrix for immobilization of inorganic nanoparticles (metal and oxide) is increasing. Among the biopolymers, the cellulose is one of the most interesting, because it is natural, abundant and non-toxic. On the other hand, its insolubility and hard processability are obstacles to overcome. In this study, we developed a new method to prepare non-modified cellulose films (CEL) containing titanium dioxide nanoparticles (TiO2NP) and silver nanoparticles (AgNP) Silver nanoparticle dispersions pure and containing stabilizers, such as polyvinylalchool (PVA) and polyvynilpyrrolidone (PVP) were prepared. The dispersion obtained without PVA or PVP contains AgNP with diameter around 7 to 33 nm and they are stabilized by the BH4- anions, via an electrostatic stabilization. The microbicide effect of silver nanoparticles with low concentration of PVA and PVP against E. coli is similar to the naked silver nanoparticles, indicating that the use of these polymers is low concentration doesn´t decrease its microbicide effect. Distinctly, in the test using S. aureus, only the dispersions containing 0,5 e 1,0% of PVA or PVP showed notable microbicide effect. Films of cellulose containing silver nanoparticles with or without PVA or PVP were prepared by the simple impregnation of the AgNP dispersions in a regenerated cellulose film. The films have cellulose type II and the distribution of silver nanoparticles is homogeneous along the fibers. When it was used the AgNP dispersions containing PVA and PVP, the presence of both stabilizers also was observed in the films. Titanium dioxide nanoparticles (TiO2NP) were also prepared successfully. They have mainly the anatase form, bandgap around 3,28 eV and diameter under 100 nm. Cellulose films containing the titanium dioxide nanoparticles synthesized in this study and commercial TiO2, called P25, were also prepared. The cellulose films showed cellulose type II and the titanium dioxide nanoparticles are homogenously distributed along the film. It was performed a photocatalytic test using indigo carmime as a dye under a mercury lamp. We noted that photocatalytic effect of the TiO2NP is more effective than that using P25. The powders showed superior photocatalytic effect compared to the cellulose film containing P-25. However, it worth to mention that the use of the film Cel_P25 shows the advantage to be easily removed from the reaction medium, fact that is not possible using titanium dioxide nanoparticles as a powder. The method to produce cellulose films presented in this dissertation is distinct of those described in the literature, since it involves the use of non-modified cellulose and the impregnation of the nanoparticles is homogenous and it is not superficial. Therefore, it was observed that the lixiviation process of the nanoparticles did not occur significantly.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Nanopartículas de dióxido de titânio e prata imobilizadas em filmes de celulose não modificada: preparação, caracterização e aplicação na degradação de poluentes(Universidade Federal de São Paulo, 2022-08-05) Garcia, Arthur Matsudo [UNIFESP]; Camilo, Fernanda Ferraz [UNIFESP]; Martins, Tereza da Silva [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9794349687385297; http://lattes.cnpq.br/6334598937296642; http://lattes.cnpq.br/8332654040518623Visando o emprego desses nanomateriais como nanocatalisadores heterogêneos em processos que envolvam a degradação de poluentes em meios aquosos, a imobilização dessas nanopartículas em filmes de celulose, o biopolímero mais abundante na natureza, é uma vantagem, pois evita a agregação dessas partículas durante o uso, facilita o processo de remoção do meio reacional e o reuso. Nesse contexto, na primeira parte desta tese foi desenvolvido um novo método de preparação de filmes de celulose contendo nanopartículas de prata (AgNP) (CAPÍTULO 1) que foram utilizados como catalisadores heterogêneos frente a redução química do poluente 4-nitrofenol (4-NF). O filme resultou na conversão total do 4-NF em 4 -AF, o filme pode ser utilizado por 5 ciclos sem perda da atividade catalítica. O valor da frequência de turnover (turnover frequency - TOF) para o primeiro ciclo foi de cerca de 290 h-1, que é comparável ou mesmo superior a valores reportados na literatura. Na segunda frente de estudo, filmes de celulose contendo nanopartículas de dióxido de titânio puras (Cel_TiO2NP) sintetizada e comercial (Cel_P25) (CAPÍTULO 2) foram preparados. No teste fotocatalítico de descoloração do Índigo de Carmin (IC), o filme Cel_TiO2NP apresentou efeito duas vezes mais rápido do que o filme cel_P25 sob a luz ultravioleta, ambos os filmes podem ser usados por pelo menos 3 ciclos sem perder a atividade. Por fim, nanocompósitos de dióxido de titânio e prata (TiO2NP/AgNP) contendo a razão molar 0,15, 0,5 e 1,0% (mol/mol) Ag/Ti foram preparadas por um procedimento inédito (CAPÍTULO 3). A adição de AgNP diminuiu o bandgap do TiO2, o que possibilitou o seu efeito fotocatalítico na luz visível. No teste fotocatalítico da descoloração do IC em região do visível, a amostra contendo 0,15% de Ag foi a mais eficiente apresentando um tempo de na descoloração da solução de IC de apenas 30 minutos. Quando o TiO2NP/AgNP foi imobilizado em um filme de celulose, a atividade catalítica foi reduzida, descolorindo totalmente em 150 min. Esse filme pode ser utilizado por pelo menos 3 vezes sem perda significativa do efeito fotocatalítico na região do visível. Comparando os filmes contendo apenas TiO2NP, os nanocompósitos de TiO2NP/AgNP apresentaram efeito fotocatalítico na região do visível.
- ItemSomente MetadadadosNanostructured thin films based on TiO2 and/or SiC for use in photoelectrochemical cells: A review of the material characteristics, synthesis and recent applications(Elsevier B.V., 2015-01-01) Pessoa, R. S.; Fraga, M. A.; Santos, L. V.; Massi, M. [UNIFESP]; Maciel, H. S.; Univ Paraiba Valley Univap; Fac Technol São Paulo; ITA DCTA; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)In solar energy harvesting research, there is growing interest in the study of photoelectrochemical (PEC) properties of the following classes of semiconductor materials: metal oxides and silicon-based compounds. the motivation is that such materials are being successfully used as photoelectrode in PEC cells. Special attention has been given to the wide band gap materials. This review discusses, from the material science perspective, the recent literature relating to two wide band gap semiconductor materials: one metal oxide, titanium dioxide (TiO2), and one silicon-based compound, silicon carbide (SiC). Emphasis is placed on TiO2 and SiC thin films for PEC applications. Materials characteristics, synthesis methods and recent photocatalytic applications are presented. Finally, the interesting effect of the efficiency increase of PEC devices developed from a heterojunction of TiO2 and SiC is discussed. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Remoção de fenol proveniente do óleo cru em água de mar por fotocatálise heterogênea utilizando catalisador de NiNb e Pt(Universidade Federal de São Paulo, 2022-06-13) Costa, Kimberly Gomes da [UNIFESP]; Asencios, Yvan Jesus Olortiga [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/3495814590644361; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)Durante o refino de petróleo é gerada a água produzida, que se define como a água associada ao óleo cru, e tem uma complexa composição química, contendo hidrocarbonetos aromáticos, óleos e graxas, sais, metais e gases dissolvidos. Sua presença é abundante, inevitável e seu tratamento é um desafio. Objetivo: O presente trabalho visa a síntese, caracterização do catalisador denominado NiNb com Platina depositada e a estudar sua aplicação na Fotocatálise heterogênea para degradar o fenol em água de mar. Métodos: O material foi sintetizado a partir do oxalato amoniacal de nióbio na presença de nitrato de níquel hexahidratado, resultando na heteroestrutura de Niobato de Sódio (NaNbO3/ NaNb3O8) e Óxido de Nível (NiO), com Platina depositada (Pt). O catalisador foi caracterizado por Difração de raios-X (DRX), Espectroscopia de Refletância Difusa (DRS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Fluorescência de Raios X por Reflexão Total (TXRF), Espectroscopia de raios x por dispersão de energia (EDX) e Área superfícial BET (SBET). Foi testada a atividade fotocatalítica na degradação de um efluente fenólico modelo, de alta salinidade, similar às condições encontradas na água produzida do petróleo, na presença e na ausência de luz UV-C (germicida, de 254 nm), nos ensaios de remoção de fenol, alguns parâmetros como: dosagem de platina, pH da solução inicial e tempo de exposição à radiação foram analisados. Verificou-se também a reutilização do catalisador e o mecanismo fotocatalítico foi investigado por testes com agentes oxidantes. Resultados: As caracterizações do material confirmam a formação da heteroestrutura, resultando em material com características similares a outros materiais usualmente empregados em Fotocatálise, apresentando energia de band gap igual a 3,0 eV. Os resultados dos estudos fotocatalíticos, demonstraram que o catalisador NiNb/Pt, atingiu um desempenho melhor em água do mar, cerca de 65% de remoção de fenol e 57% em água destilada, em 5h de reação, ambos na presença de luz UV-C, comprovando que a alta salinidade e os derivados fenólicos formados, não comprometeram a atividade fotocatalítica. O catalisador foi empregado diferentes pH, porém a partir do pH 10 seu desempenho é afetado. Os estudos com espécies oxidantes demostraram que os radicais superóxido aniônicos (O2●−) e radicais hidroxila •OH têm mais influência na degradação do fenol, podendo assim verificar o mecanismo reacional. Conclusão: O catalisador proposto apresentou resultados adequados para o tratamento de águas com alta salinidade contaminadas com fenol, apesar do catalisador NiNb não ser por si só tão eficaz no processo de remoção, e ser necessária a adição de pequenas quantidades de platina, a reutilização do material sem adição de mais platina torna sua aplicação viável.
- ItemSomente MetadadadosSíntese, caracterização e aplicações de materiais híbridos de óxido de nióbio (Nb2O5)(Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 2021) Santos, Marconi Da Cruz [UNIFESP]; Camilo, Fernanda Ferraz [UNIFESP]; Universidade Federal de São PauloThe objective of this thesis was to propose new methods of producing hybrid materials of niobium oxide. In the first chapter, the preparation of hybrid materials of niobium oxide and conducting polymers was investigated using an unconventional niobium precursor, the niobium peroxo-oxalate complex. The hybrid materials obtained from the oxidation of aniline are composed of polyaniline in its most conductive form (the emeraldine salt form), containing oxalate as a doping anion, with Nb2O5 nanoparticles homogeneously dispersed in the polymeric matrix. The electrical conductivity ranged from 10-2 to 10-3 S cm-1 , which is three orders of magnitude greater than that observed for pure Nb2O5. The photocatalytic activity was investigated using the standard decolorization reaction of the methylene blue dye (MB) in aqueous solution. The hybrids showed better MB adsorption capacity and were more effective in discoloring the solution under visible light than pure Nb2O5. In the second chapter, the preparation of nonmodified cellulose membranes containing niobium oxide nanoparticles was proposed. In this approach, ionic liquids were used in the nanoscale synthesis of niobium oxide and in the immobilization of these particles in cellulose membranes. Using a simple methodology, transparent cellulose membranes containing nanostructured niobium oxide without segregation of organic and inorganic phases were obtained. The hybrid membranes were evaluated as photocatalysts for degradation of methylene blue dye in aqueous medium, showing a greater capacity for adsorption of the dye and later the discoloration of the solution under UV light irradiation.