Síntese sustentável de nanopartículas magnéticas usando borra de café : análise estrutural e potencial catalítico

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Alves, Gabriel dos Santos
• Orientador(a): Silva, Jacqueline Arguello da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Magnetita; Nanopartículas; Café; Química verde
• Palavras-chave em Inglês: Green synthesis; Magnetite; Coffee grounds
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/302037

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a aplicação de uma rota sintética fundamentada nos princípios da Química Verde para produzir nanopartículas de magnetita (Fe₃O₄), utilizando borra de café como agente redutor e estabilizante natural. A síntese por coprecipitação em meio básico mostrou-se fortemente dependente da razão molar Fe³⁺:NaOH, avaliada nas razões 1:3, 1:4 e 1:5, bem como da concentração de borra de café, investigada nas faixas de 0,1 %, 0,5 %, 1 %, 2 % e 3 %. Adicionalmente, dissulfeto de molibdênio (MoS₂) foi incorporado nas proporções 1:0,5, 1:1 e 1:2 (Fe3O4:MoS2, m:m) como suporte funcional com o objetivo de modular as propriedades físico-químicas das nanopartículas magnéticas, e para aumentar a estabilidade e o desempenho catalítico. As amostras obtidas foram submetidas a um conjunto abrangente de técnicas de caracterização, incluindo difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopias Raman, FTIR-ATR e UV-Vis, magnetometria de amostra vibrante (VSM) e análise termogravimétrica (TGA). As análises por difração de raios X confirmaram a formação predominante da fase cristalina da magnetita. A incorporação do MoS₂ resultou em nanocompósitos MoS₂/Fe₃O₄ com estrutura cristalina preservada e boa dispersão das nanopartículas de Fe₃O₄ na matriz lamelar de MoS₂, conforme observado em imagens de MEV. As medidas magnéticas realizadas por VSM demonstraram comportamento ferromagnético e superparamagnético, com uma ligeira diminuição na magnetização de saturação com o aumento do teor de MoS2. Os nanocompósitos apresentaram atividade mimética à peroxidase significativamente superior à da magnetita isolada, avaliada pela oxidação do substrato TMB (3,3',5,5'-tetrametilbenzidina) na presença de peróxido de hidrogênio (H₂O₂), monitorada por espectroscopia UV-Vis. De forma geral, os resultados demonstraram que o uso da borra de café como agente redutor permite a síntese de nanopartículas magnéticas com propriedades estruturais, magnéticas e catalíticas bem definidas, enquanto a incorporação de MoS₂ potencializa a atividade catalítica do material. Essa abordagem sustentável mostra-se promissora para aplicações em catálise heterogênea reutilizável, sensores colorimétricos e processos de remediação ambiental, além de abrir perspectivas futuras para estudos de reuso catalítico, ampliação do escopo reacional e desenvolvimento de novos nanocompósitos baseados em resíduos agroindustriais.