Tantaloniobatos com estrutura de perovskitas lamelares KCa2Nb(3-x)TaxO10 e seus derivados para aplicações em fotocatálise

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Carreiro, Arnayra Sonayra de Brito Silva
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Química
Programa de Pós-Graduação em Química
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19639
Resumo: Lamellar perovskites have been distinguished due to their properties, such as ionic conductivity, intercalation, photoluminescence, ion exchange and photocatalysis. Lamellar niobates and tantalates are composed by negatively charged lamellae and intercalated cations, especially a Dion-Jacobson phase, with formula M[An-1BnO3n+ 1]. In view of the related properties, this work aimed to synthesize and characterize the KCa2Nb(3-x)TaxO10 system, in order to determine the best synthesis conditions, the topochemical modifications for photocatalytic tests in the photohydroxylation with terephthalic acid and discoloration of an anionic dye in the case of Remazol Ouro Amarelo (RNL). X-ray diffraction (XRD), ultraviolet and visible (UV-Vis) absorption spectroscopy, infrared (IR) vibration spectroscopy, Raman spectroscopy, Scanning eletron microscopy (SEM), EDX analysis coupled to SEM and elemental nitrogen analysis and thermogravimetric analysis (TG / DTA). XRD indicated materials presented long range order. The IR and Raman confirm modifications made in pure oxides, as well as the differences present in the of nitriding, protonation and exfoliation. Elemental indicated the interconversion phase of the Dion Jacobson (DJ) to the Ruddlesden Popper (RP). The micrographs showed presence of plates, regardless of the undergone process. MET images confirm the presence of nanosheets after the exfoliation process. For the photohydroxylation reactions with terephthalic acid, the KCa2Nb2TaO10 system shows a better result. In the model dye (RNL) tests, KCa2Ta3O10 presented better photocatalytic efficiency. The photocatalytic mechanism for the KCa2Nb2TaO10 and KCa2Ta3O10 system is sensitive to both hole (h+) and electron (e−) and the formation of the hydroxyl radicals have a contribution of these two photogenerated charge carriers. In contrast, no significant results were observed for oxynitrides.
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X-ray diffraction (XRD), ultraviolet and visible (UV-Vis) absorption spectroscopy, infrared (IR) vibration spectroscopy, Raman spectroscopy, Scanning eletron microscopy (SEM), EDX analysis coupled to SEM and elemental nitrogen analysis and thermogravimetric analysis (TG / DTA). XRD indicated materials presented long range order. The IR and Raman confirm modifications made in pure oxides, as well as the differences present in the of nitriding, protonation and exfoliation. Elemental indicated the interconversion phase of the Dion Jacobson (DJ) to the Ruddlesden Popper (RP). The micrographs showed presence of plates, regardless of the undergone process. MET images confirm the presence of nanosheets after the exfoliation process. For the photohydroxylation reactions with terephthalic acid, the KCa2Nb2TaO10 system shows a better result. In the model dye (RNL) tests, KCa2Ta3O10 presented better photocatalytic efficiency. The photocatalytic mechanism for the KCa2Nb2TaO10 and KCa2Ta3O10 system is sensitive to both hole (h+) and electron (e−) and the formation of the hydroxyl radicals have a contribution of these two photogenerated charge carriers. In contrast, no significant results were observed for oxynitrides.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESPrograma de Doutorado Sanduíche no Exterior (PDSE)/CapesAs perovskitas lamelares tem se destacado por apresentarem algumas propriedades. Como a condutividade iônica, intercalação, fotoluminescência, troca iônica e fotocatálise. Dentre desses materiais, os niobatos e tantalatos lamelares são compostos formados por lamelas carregadas negativamente, sendo intercaladas por cátions, destacando a fase Dion-Jacobson, com fórmula M[An-1BnO3n+1]. Este trabalho visa sintetizar e caracterizar o sistema KCa2Nb(3-x)TaxO10 e avaliar as melhores condições de síntese, as modificações topoquímicas, além de realizar testes fotocatalíticos para a foto-hidroxilação do ácido tereftálico e a descoloração de um corante aniônico, no caso o Remazol Amarelo Ouro (RNL). Os materiais sintetizados e seus derivados foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e do visível (UVVis), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV), espectroscopia Raman, análise da área superficial, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e transmissão (MET), análise de espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS) acoplado ao MEV e análise elementar de nitrogênio e oxigênio e análise termogravimétrica (TG/DTA). As análises de DRX apresentaram organização a longo alcance para os óxidos puros e para as modificações topoquímicas. Os espectros de IV e Raman confirmaram as modificações realizadas nos óxidos puros, bem como as diferenças presentes nos processos de nitretação, protonação e esfoliação. Os resultados de análise elementar mostraram a interconversão da fase Dion Jacobson (DJ) para a Ruddlesden Popper (RP). As micrografias mostraram a presença de placas, independentemente do processo sofrido. As análises de MET confirmaram a presença de nanofolhas após o processo de esfoliação. Para as reações de foto-hidroxilação com o ácido tereftálico, o sistema KCa2Nb2TaO10 apresentou um melhor resultado. Nos testes com o corante modelo (RNL), o KCa2Ta3O10 apresentou melhor eficiência fotocatalítica em 4 h de reação. O mecanismo de fotocatálise para o sistema KCa2Nb2TaO10 e KCa2Ta3O10 é sensível tanto ao buraco (h+) quanto ao elétron (e−) e a formação dos radicais hidroxilas tem contribuição desses dois portadores de carga, enquanto que os oxinitretos não foram observadas atividades satisfatórias para as reação estudadas.Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBMaia, Ary da Silvahttp://lattes.cnpq.br/0234548596508203Carreiro, Arnayra Sonayra de Brito Silva2021-03-01T00:51:16Z2019-11-052021-03-01T00:51:16Z2019-08-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19639porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-08-05T23:13:52Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/19639Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-08-05T23:13:52Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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description Lamellar perovskites have been distinguished due to their properties, such as ionic conductivity, intercalation, photoluminescence, ion exchange and photocatalysis. Lamellar niobates and tantalates are composed by negatively charged lamellae and intercalated cations, especially a Dion-Jacobson phase, with formula M[An-1BnO3n+ 1]. In view of the related properties, this work aimed to synthesize and characterize the KCa2Nb(3-x)TaxO10 system, in order to determine the best synthesis conditions, the topochemical modifications for photocatalytic tests in the photohydroxylation with terephthalic acid and discoloration of an anionic dye in the case of Remazol Ouro Amarelo (RNL). X-ray diffraction (XRD), ultraviolet and visible (UV-Vis) absorption spectroscopy, infrared (IR) vibration spectroscopy, Raman spectroscopy, Scanning eletron microscopy (SEM), EDX analysis coupled to SEM and elemental nitrogen analysis and thermogravimetric analysis (TG / DTA). XRD indicated materials presented long range order. The IR and Raman confirm modifications made in pure oxides, as well as the differences present in the of nitriding, protonation and exfoliation. Elemental indicated the interconversion phase of the Dion Jacobson (DJ) to the Ruddlesden Popper (RP). The micrographs showed presence of plates, regardless of the undergone process. MET images confirm the presence of nanosheets after the exfoliation process. For the photohydroxylation reactions with terephthalic acid, the KCa2Nb2TaO10 system shows a better result. In the model dye (RNL) tests, KCa2Ta3O10 presented better photocatalytic efficiency. The photocatalytic mechanism for the KCa2Nb2TaO10 and KCa2Ta3O10 system is sensitive to both hole (h+) and electron (e−) and the formation of the hydroxyl radicals have a contribution of these two photogenerated charge carriers. In contrast, no significant results were observed for oxynitrides.
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