Síntese e otimização de compositos de ferro e bismuto para a fotodegradação de poluentes orgânicos
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Espírito Santo
BR Mestrado em Energia Centro Universitário Norte do Espírito Santo UFES Programa de Pós-Graduação em Energia |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufes.br/handle/10/19176 |
Resumo: | The increasing contamination of water bodies by detergents, with linear sodium alkylbenzene sulfonate (LAS) as the main component, constitutes a major environmental challenge. This research analyzed the synthesis and optimization of iron and bismuth oxides for application in heterogeneous photocatalysis, aiming at the degradation of the detergent, having as a parameter to determine whether the destruction of the detergent molecules occurred the decrease in their absorbance and fluorescence. The composites were synthesized via the sol-gel route using iron nitrate, bismuth nitrate and pectin present in orange peel. The synthesis variables were the calcination temperature (500; 550; 600; 700; 800 °C) and the Bi/Fe molar ratio (0; 0.25; 0.5; 0.75; 1.0; 1.25). X-ray diffraction revealed the formation of a multiphase system with BiFeO₃, Bi₂Fe₄O₉, α-Fe₂O₃ and γ-Fe₂O₃. Presenting up to 88% BiFeO₃ in the bismuth-rich sample and 98% α-Fe₂O₃ in the iron-rich sample. Scanning electron microscopy (SEM) demonstrated the formation of a “flower-like” morphology for samples calcined between 500 and 600 °C. The degradation efficiency via photocatalysis was quantified in a solution of 100 mg/l of liquid detergent, using LEDs from a discarded television and 15 mg of iron-bismuth composite as radiation source. Among all the samples, the one produced with 0.5 mol of iron for 1 mol of bismuth and calcined at 500°C was the one that decreased absorbance the most, by more than 40%, with a reduction of more than 10% in fluorescence |
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Síntese e otimização de compositos de ferro e bismuto para a fotodegradação de poluentes orgânicosFotocatálise heterogêneaÓxidos de Ferro e BismutoFerrita de BismutoDegradação de detergentesLASSíntese Sol-GelHeterogeneous PhotocatalysisBismuth Iron OxidesBismuth FerriteDetergent DegradationSol-Gel SynthesiEngenharia/Tecnologia/GestãoThe increasing contamination of water bodies by detergents, with linear sodium alkylbenzene sulfonate (LAS) as the main component, constitutes a major environmental challenge. This research analyzed the synthesis and optimization of iron and bismuth oxides for application in heterogeneous photocatalysis, aiming at the degradation of the detergent, having as a parameter to determine whether the destruction of the detergent molecules occurred the decrease in their absorbance and fluorescence. The composites were synthesized via the sol-gel route using iron nitrate, bismuth nitrate and pectin present in orange peel. The synthesis variables were the calcination temperature (500; 550; 600; 700; 800 °C) and the Bi/Fe molar ratio (0; 0.25; 0.5; 0.75; 1.0; 1.25). X-ray diffraction revealed the formation of a multiphase system with BiFeO₃, Bi₂Fe₄O₉, α-Fe₂O₃ and γ-Fe₂O₃. Presenting up to 88% BiFeO₃ in the bismuth-rich sample and 98% α-Fe₂O₃ in the iron-rich sample. Scanning electron microscopy (SEM) demonstrated the formation of a “flower-like” morphology for samples calcined between 500 and 600 °C. The degradation efficiency via photocatalysis was quantified in a solution of 100 mg/l of liquid detergent, using LEDs from a discarded television and 15 mg of iron-bismuth composite as radiation source. Among all the samples, the one produced with 0.5 mol of iron for 1 mol of bismuth and calcined at 500°C was the one that decreased absorbance the most, by more than 40%, with a reduction of more than 10% in fluorescenceA contaminação crescente de corpos d'água por detergentes, tendo como principal componente o linear alquibenzeno sulfonato de sódio (LAS), constitui um grande desafio ambiental. Esta pesquisa analisou a síntese e a otimização de óxidos de ferro e bismuto para aplicação em fotocatálise heterogênea, objetivando a degradação do detergente, tendo como parâmetro para determinar se houve a destruição das moléculas de detergente a diminuição da sua absorbância e da fluorescência. Os compósitos resultaram de síntese via rota sol-gel, utilizando nitrato de ferro, nitrato de bismuto e a pectina presente na casca da laranja. As variáveis de síntese foram a temperatura de calcinação (500; 550; 600; 700; 800 °C) e a razão molar Bi/Fe (0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25). Através da difratometria de raios X, constatou-se a formação de um sistema multifásico com as fases BiFeO₃, Bi₂Fe₄O₉, α-Fe₂O₃ e γ-Fe₂O₃. Apresentando até 88% BiFeO₃ em amostra rica em bismuto e 98% α-Fe₂O₃ em amostra rica em ferro. Por meio da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), evidenciou-se a formação da morfologia “flower-like” para as amostras calcinadas entre 500 e 600 °C. A eficiência na degradação via fotocatálise foi quantificada em uma solução de 100 mg/l de detergente líquido, usando como fonte de radiação LEDs de uma televisão de descarte e 15 mg de compósito de ferro com bismuto. Dentre todas as amostras, a produzida com 0,5 mol de ferro para 1 mol de bismuto e calcinada a 500°C foi a que mais diminuiu a absorbância, em mais de 40%, com redução de mais de 10 % na fluorescênciaCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em EnergiaCentro Universitário Norte do Espírito SantoUFESPrograma de Pós-Graduação em EnergiaProveti, José Rafael Cápua https://orcid.org/0000-0002-8809-9791http://lattes.cnpq.br/2820404320026694Muniz, Eduardo Perini https://orcid.org/0000-0002-0500-4786http://lattes.cnpq.br/8285018770645807https://orcid.org/0009-0000-0866-1442http://lattes.cnpq.br/5804147672203766Andrade, George Ricardo Santana https://orcid.org/0000-0002-1772-9477http://lattes.cnpq.br/1419428893704446Ferreira, Nilson dos Santos https://orcid.org/0000-0002-8421-2558http://lattes.cnpq.br/1199350032937783Costa, Kaio Reis2025-04-15T22:40:30Z2025-04-15T22:40:30Z2025-02-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/19176porpthttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2025-04-15T19:52:18Zoai:repositorio.ufes.br:10/19176Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082025-04-15T19:52:18Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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The increasing contamination of water bodies by detergents, with linear sodium alkylbenzene sulfonate (LAS) as the main component, constitutes a major environmental challenge. This research analyzed the synthesis and optimization of iron and bismuth oxides for application in heterogeneous photocatalysis, aiming at the degradation of the detergent, having as a parameter to determine whether the destruction of the detergent molecules occurred the decrease in their absorbance and fluorescence. The composites were synthesized via the sol-gel route using iron nitrate, bismuth nitrate and pectin present in orange peel. The synthesis variables were the calcination temperature (500; 550; 600; 700; 800 °C) and the Bi/Fe molar ratio (0; 0.25; 0.5; 0.75; 1.0; 1.25). X-ray diffraction revealed the formation of a multiphase system with BiFeO₃, Bi₂Fe₄O₉, α-Fe₂O₃ and γ-Fe₂O₃. Presenting up to 88% BiFeO₃ in the bismuth-rich sample and 98% α-Fe₂O₃ in the iron-rich sample. Scanning electron microscopy (SEM) demonstrated the formation of a “flower-like” morphology for samples calcined between 500 and 600 °C. The degradation efficiency via photocatalysis was quantified in a solution of 100 mg/l of liquid detergent, using LEDs from a discarded television and 15 mg of iron-bismuth composite as radiation source. Among all the samples, the one produced with 0.5 mol of iron for 1 mol of bismuth and calcined at 500°C was the one that decreased absorbance the most, by more than 40%, with a reduction of more than 10% in fluorescence |
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