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Tipo: Tese
Título: Síntese e caracterização de nanopartículas de óxidos de ferro e sua mistura com resíduos da cana-de-açúcar (bagaço e palha) para emprego nos processos de adsorção e fotocatálise heterogênea
Autor(es): Silva, Carine Pereira da
Primeiro Orientador: Brandão, Soraia Teixeira
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Souza, Marluce Oliveira da Guarda
metadata.dc.contributor.referee1: Pontes, Luiz Antônio Magalhães
metadata.dc.contributor.referee2: Vidal, Rosangela Regia Lima
metadata.dc.contributor.referee3: Martins, André Rosa
metadata.dc.contributor.referee4: De Paula, Rodrigo
metadata.dc.contributor.referee5: Souza, Alexilda Oliveira de
Resumo: Nanopartículas de óxidos de ferro tem ganhado grande destaque com o passar dos anos devido a suas inúmeras aplicações em diversas áreas do conhecimento. Em adição, a rota de síntese mediada por uso do micro-ondas tem sido amplamente empregada, devido principalmente ao menor tempo de reação, menor consumo de material e produção de óxidos de ferro em escala nanométrica. Neste contexto, a combinação das características destes materiais com as de resíduos agroindustriais, a exemplo do bagaço e palha da cana; pode resultar em um novo material de maior valor agregado e com propriedades melhoradas para aplicação em determinado processo. O objetivo deste trabalho é a obtenção de nanopartículas de óxidos de ferro e compósitos, a partir da síntese, com aquecimento assistido em micro-ondas visando a adsorção e fotocatálise heterogênea. Para tanto, o sal nitrato de ferro(III) foi aquecido na mufla por micro-ondas nas temperaturas de 200 a 5000C por 10 minutos. Nanopartículas de hematita (-Fe2O3) foram obtidas, sendo amorfa a 200 e a 3000C e cristalina de estrutura romboédrica a 400 e 5000C, de acordo com os resultados de Difração de Raios X e Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier. As propriedades morfológicas foram determinadas por Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia Eletrônica de Transmissão, verificando-se a obtenção de nanopartículas com tamanhos médios predominando em torno de 50 nm. A Espectroscopia de Reflectância Difusa Ultravioleta/Visível foi usada na determinação do band gap com valores de 1,87 eV e 2,01 eV. O desempenho fotocatalítico dos óxidos de ferro foi avaliado utilizando soluções dos corantes azul de metileno, alaranjado de metila e cristal de violeta obtendo elevada porcentagem de descoloração, sendo as amostras caracterizadas como hematita amorfa as mais promissoras com resultados superiores de até 98% de conversão. A mistura das nanopartículas de hematita a 2000C com os resíduos da cana e tratados termicamente na mufla por micro-ondas nas temperaturas de 200 e 3000C, resultou em compósitos material carbonáceo/óxido de ferro, nos quais apresentaram as fases maghemita e/ou magnetita, conforme determinada por Difração de Raios X. Os resultados dos testes de fotocatálise heterogênea e adsorção do azul de metileno (com valores de até 90%) mostraram que os materiais compósitos são fotocatalisadores e adsorventes eficientes para emprego no tratamento de águas residuais contaminadas por corantes.
Abstract: Iron oxide nanoparticles have gained great prominence over the years due to their numerous applications in different areas of knowledge. In addition, the microwave-mediated synthesis route has been widely used, mainly due to the shorter reaction time, lower material consumption and production of nanometer-scale iron oxides. In this context, the combination of the characteristics of these materials with those of agro-industrial waste, such as sugarcane bagasse and straw; it can result in a new material with greater added value and with improved properties for application in a given process. The objective of this work is to obtain iron oxide nanoparticles and composites, from synthesis, with microwave-assisted heating aiming at adsorption and heterogeneous photocatalysis. The iron (III) nitrate salt was heated in a muffle furnace by microwaves at temperatures from 200 to 5000C for 10 minutes. Hematite nanoparticles (-Fe2O3) were obtained, being amorphous at 200 and 3000C and crystalline with a rhombohedral structure at 400 and 5000C, according to the results of X-ray Diffraction and Infrared Spectroscopy with Fourier Transform. The morphological properties were determined by Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy, verifying the obtaining of nanoparticles with average sizes predominantly around 50 nm. The Ultraviolet/Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy was used to determine the band gap with values of 1,87 eV and 2,01 eV. The photocatalytic performance of iron oxides was evaluated using solutions of methylene blue, methyl orange and crystal violet dyes, obtaining a high percentage of discoloration, with samples characterized as amorphous hematite being the most promising with superior results of up to 98% conversion. The mixture of hematite nanoparticles at 2000C with sugarcane residues and thermally treated in the muffle furnace by microwaves at temperatures of 200 and 3000C, resulted in carbonaceous material/iron oxide composites, in which they presented maghemite and/or magnetite phases, as determined by X-ray Diffraction. The results of heterogeneous photocatalysis and adsorption tests of methylene blue (with values of up to 90%) showed that the composite materials are efficient photocatalysts and adsorbents for use in the treatment of wastewater contaminated by dyes.
Palavras-chave: Nanopartículas de óxidos de ferro
bagaço e palha
compósitos
aquecimento assistido por micro-ondas
adsorção
fotocatálise heterogênea
corantes
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ) 
Tipo de Acesso: CC0 1.0 Universal
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39077
Data do documento: 13-Dez-2023
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