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http://hdl.handle.net/11422/28920
| Type: | Dissertação |
| Title: | Síntese e caracterização de catalisadores a base de nióbio dopados com carbono por fotocatálise |
| Author(s)/Inventor(s): | Oliveira, Gustavo Almeida de |
| Advisor: | Mota, Claudio José de Araujo |
| Co-advisor: | Ferreira, José Carlos Netto |
| Abstract: | Neste trabalho, os óxidos de nióbio V foram dopados com carbono, e testados na produção de hidrogênio verde e na degradação da Rodamina 6G. Foram utilizadas fontes de carbono renováveis e de baixo custo como o alginato de sódio, o bagaço de cana-de-açúcar e a sacarose. Os métodos de síntese utilizados foram a síntese hidrotérmica e a incorporação mecânica com tratamento térmico. A avaliação e caracterização dos materiais foram feitas através de diversas técnicas, tais como espectroscopia no UV-vis em modo de refletância difusa (UV-vis), difração de raios-x (DRX), análise elementar (CHN), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), adsorção de N2, microscopia eletrônica de varredura (MEV), e termogravimetria (TGA). Os testes catalíticos para a produção de hidrogênio foram realizados utilizando-se uma célula fotocatalítica desenvolvida em nossos laboratórios e um simulador solar como fonte de irradiação; a quantificação foi feita empregando-se um cromatógrafo a gás com detetor de condutividade térmica. Os catalisadores foram também testados na degradação da rodamina 6G, utilizando-se a espectroscopia no UV-vis. O fotocatalisador dopado com carbono, que utilizou como fonte de carbono o bagaço de cana-de-açúcar, chamado de NbOx BC 1:4 4 600C Pt, conseguiu atingir a concentração de 172,0 mol cm-2 de hidrogênio em 20 minutos de irradiação, tornando-se um candidato eficiente para a produção de hidrogênio verde. O fotocatalisador dopado com carbono, que utilizou como fonte de carbono a sacarose, mostrou-se eficiente na degradação da solução aquosa de rodamina 6G, atingindo 90% de degradação após 60 minutos de irradiação.Os fotocatalisadores que utilizaram como fonte de carbono o alginato de sódio não mostraram eficiência na fotocatálise, tanto na degradação da rodamina 6G, quanto na produção de hidrogênio. |
| Abstract: | In this work, the Nb2O5 catalysts were doped with carbon and tested in hydrogen evolution and Rhodamine 6G degradation, using renewable and low-cost sources as follows: sugarcane bagasse, sodium alginate and sucrose. Hydrothermal and mechanical incorporation with subsequent heat treatment methods were used to prepare the photocatalysts. The catalysts were characterized by several techniques such as ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis), X-ray diffraction (XRD), elementary analysis (CHN), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), N2 adsorption (ASAP), scanning electron spectroscopy (SEM) and thermogravimetry (TGA). The hydrogen evolution tests were made using a photocatalytic cell developed in our laboratory and a solar simulator as an irradiation source; the quantification of hydrogen was analysed by TCD-GC (gas chromatography with thermal conductivity detector). Regarding Rhodamine degradation, it was analysed by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis). The carbon-doped Nb2O5 with sugarcane bagasse as its carbon source, named NbOx BC 1:4 4 600C Pt, exhibited enhanced photocatalytic activity toward hydrogen evolution (172,0 mol cm-2) under visible light in 20 minutes of irradiation, showing this catalyst to be a strong candidate for photocatalyst green hydrogen evolution. The carbon-doped Nb2O5 with sucrose as its carbon source exhibited a 90% degradation of rhodamine 6G after 60 minutes under blue LED irradiation. The catalysts prepared using sodium alginate as their carbon source did not demonstrate any photocatalytic activity either for hydrogen production or for rhodamine 6G degradation. |
| Keywords: | Hidrogênio Fotocatálise Nióbio |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::FOTOQUIMICA ORGANICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 15-Apr-2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | OLIVEIRA, Gustavo Almeida de. Síntese e caracterização de catalisadores a base de nióbio dopados com carbono por fotocatálise. 2025. 105 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025. |
| Appears in Collections: | Química |
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