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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Propriedades morfológicas e estruturais e rendimento quântico de geração de radicais hidroxila em amostras sintetizadas de dióxido de titânio
Author: Batista, Paulo dos Santos
First Advisor: Machado, Antonio Eduardo da Hora
First member of the Committee: Armond, Raigna Augusta da Silva Zadra
Second member of the Committee: Magalhães, Fabiano
Third member of the Committee: Longo, Claudia
Fourth member of the Committee: Santos, Maria Rita de Cássia
Summary: No presente trabalho foram empregadas três diferentes metodologias de síntese (sol-gel, macroemulsão, precipitação do dióxido de titânio (TiO2), a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio solvatado por diferentes monoalcoóis), para a obtenção de nanomateriais fotoativos baseados TiO2. As diferentes amostras obtidas foram caracterizadas por técnicas instrumentais que permitiram estimar a área superficial específica (BET), a estrutura (DRX), o band gap (DRS) e a morfologia (MEV-FEG). A obtenção de pós de TiO2 utilizando o método sol-gel e macroemulsão geraram diferentes distribuições de polimorfos nos materiais. A introdução de íons modificadores induziu a formação de fases secundárias, agregados dispersos na superfície das partículas, e aumentou a fotoatividade desses materiais. A síntese baseada na precipitação do TiO2 a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio solvatado por diferentes monoalcoóis, levou à formação de microesferas de TiO2 com diferentes tamanhos, as quais apresentaram o interior preenchido com nanoesferas. O polimorfo anatase foi a estrutura cristalina majoritariamente encontrada nos pós obtidos por esse método. O tamanho dos cristalitos de anatase variou de 19 nm a 28 nm, e o tamanho médio das nanoesferas foi de 25 nm. A fotoatividade do TiO2 sintetizado foi estimada através da sua capacidade em fotogerar radicais hidroxila (OH●). O ΦOH● estimado foi correlacionada com a área superficial específica da fração do polimorfo anatase encontrada nos diferentes TiO2 sintetizados. A partir desse parâmetro foi possível estabelecer um vínculo entre o método de produção do TiO2 e sua ação fotocatalítica aparente. Dos óxidos sintetizados, o mais promissor segundo esse parâmetro foi o obtido a partir da hidrólise 2-G do tetraisopropóxido de titânio solvatado em 2-propanol, que apresentou ΦOH● = 4,3%, o valor mais próximo do estimado para o TiO2 P25 (6,0%) na série dos óxidos sintetizados. A simplificação das etapas de síntese e a minimização do consumo de reagentes para a obtenção de TiO2 fotoativo para emprego em fotocatálise heterogênea e em sistemas de conversão de energia solar em elétrica, constituíram-se em estratégias empregadas no desenvolvimento do trabalho.
Abstract: In the present study employed three different methods of synthesis (sol-gel, macroemulsion, precipitation of titanium dioxide by hydrolysis of titanium tetraisopropoxide solvated in different monoalcohols) aiming to obtain photoactive nanomaterials based TiO2. The samples obtained were characterized by instrumental techniques that allowed us to estimate the specific surface area (BET), structure (XRD), the band gap (DRS) and morphology (SEM-FEG). The powders of TiO2 obtained using sol-gel method and macroemulsion generated different distributions of polymorphic materials. The introduction of modifier ions induces the formation of secondary phases, formation of aggregates dispersed on the surface of the particles, and increased the photoactivity of these materials. The synthesis based on precipitation of TiO2 by hydrolysis of titanium tetraisopropoxide solvated by different monoalcohols led to the formation of TiO2 microspheres with different sizes, which showed its interior filled with nanospheres. The polymorph anatase was the main crystalline phase found in powders obtained by this method. The crystallite sizes of anatase ranged from 19 nm to 28 nm, and the average size of nanospheres was 25 nm. The photoactivity of the synthesized TiO2 was estimated by its ability in photogenerate hydroxyl radicals (OH●). The estimated ΦOH● was correlated with the specific surface area of the fraction of anatase polymorph found in the different synthesized TiO2. From this parameter, it was possible to establish a connection between the production method of TiO2 and its apparent photocatalytic action. Between the synthesized oxides, the most promising, based in this parameter, was the obtained by hydrolysis of titanium tetraisopropoxide solvated in 2-propanol, which presented ΦOH● = 4,3%, the value closest to the estimated for TiO2 P25 (6,0%) in the series of synthesized oxides. The simplification of the stages of synthesis and minimizing the consumption of reagents to obtain photoactive TiO2 aiming its use in heterogeneous photocatalysis and systems for converting solar energy into electricity, were strategies employed in this work.
Keywords: TiO2
Fotoatividade
Rendimento quântico de produção de radicais hidroxila
Fotocatálise heterogênea
Conversão de energia
Photoactivity
Quantum yield of production of hydroxyl radicals
Heterogeneous photocatalysis
Energy conversion
Dióxido de titânio
Fotocatálise
Águas residuais - Purificação
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Ciências Exatas e da Terra
Program: Programa de Pós-graduação Multi-Institucional em Quimica (UFG - UFMS - UFU)
Quote: BATISTA, Paulo dos Santos. Propriedades morfológicas e estruturais e rendimento quântico de geração de radicais hidroxila em amostras sintetizadas de dióxido de titânio. 2010. 122 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17498
Date of defense: 2-Jun-2010
Appears in Collections:TESE - Química (Multi-Institucional UFG - UFMS - UFU)

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