Nitretos de carbono: estudo de diferentes rotas sintéticas, obtenção de materiais heteroestruturados com níobio, caracterização, aplicações fotocatalíticas e na produção de biodisel

Autor: Tayline Paloma Viana de Medeiros
Přispěvatelé: Ana Paula de Carvalho Teixeira, Arilza de Oliveira Porto, Glaura Goulart Silva, Eudes Lorencon
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: Nesse trabalho foram investigadas diferentes rotas de sínteses para a obtenção de estruturas de nitreto de carbono com propriedades físico-químicas distintas. Os materiais foram sintetizados utilizando a melamina como precursor de carbono e nitrogênio. Através de diferentes metodologias foram obtidos materiais bulk, com estrutura do tipo favo de mel, e nanofolhas, tanto por síntese direta, quanto por esfoliação do material bulk. Além disso, foram sintetizados materiais com heterojunções entre nitretos de carbono e óxido de nióbio. Esses materiais foram aplicados na produção de biodiesel e em reações fotocatalíticas de descoloração do corante Rodamina B. Os capítulos 1 e 2 trazem uma introdução e referências bibliográficas sobre a composição, síntese e aplicação dos nitretos de carbono. No capítulo 3 são apresentados os objetivos desse trabalho. No capítulo 4 são apresentadas as metodologias utilizadas para cada processo ou rotas sintéticas realizadas nesse trabalho, bem como a descrição de todas as técnicas de caracterização realizadas para estudar as propriedades físico-químicas dos materiais sintetizados. Também são descritas as metodologias das aplicações efetuadas com os nitretos de carbono produzidos. O capítulo 5 trata dos resultados e discussões acerca da síntese e caracterização dos materiais. Resultados de CHN, TG, IV e XPS comprovaram a formação da estrutura de nitretos de carbono, indicaram a variação dos tipos de ligação e presença de grupos funcionais em cada composto. Análises de DRX, MET, AFM, sorção e dessorção de nitrogênio e potencial zeta permitiram determinar a morfologia e a microestrutura dos materiais sob a forma de folhas, nanofolhas e quanto a presença de cavidades ou óxidos de nióbio. Resultados de reflectância difusa e fotoluminescência permitiram estudar a correlação entre a rota sintética e a estrutura eletrônica dos materiais obtidos, assim como a variação dos valores de bandgap. No capítulo 6 são apresentados os resultados preliminares da produção de biodiesel por transesterificação do óleo de soja utilizando os compósitos obtidos como catalisadores. O composto obtido através da esfoliação ácida do material bulk foi o único que apresentou resultados satisfatórios, devido à presença de funcionalizações e grupos básicos em sua superfície. O capítulo 7 trata dos resultados da oxidação fotocatalítica do corante Rodamina B, utilizando os materiais sintetizados como fotocatalisadores. Esses materiais se mostraram capazes de descolorir a solução do corante, e foi possível relacionar as propriedades morfológicas e eletrônicas dos nitretos ao seu desempenho nos processos de fotocatálise. In this work, several synthetic routes to obtain carbon nitrides structures with distinct physical-chemical properties were investigated. The materials were obtained using melamine as precursor of carbon and nitrogen. Through different methods bulk, honeycomb like, and nanosheets structures were synthetized. The nanosheets wereobtained either by direct synthesis or by exfoliation of the bulk material. Furthermore, C3N4/Nb2O5 heterostructures were produced. Those materials were applied on biodiesel production and on photocatalytic degradation of the dye Rhodamine B. Chapters 1 and 2 presented a brief introduction and bibliographic references about the composition, synthesis and applications of carbon nitrides. Chapter 3presents the purposes of this work. In chapter 4, the methods and synthetic routes used in this work are presented. As well as the description of each characterization techniques carried out to study thephysical-chemical properties of the synthetized materials. The methodologies of the carbon nitride applications are also presented.Chapter 5 deals with results and its discussion regarding the synthesis and characterization of the materials. Results of elemental analysis, IR and XPS certified the production of carbon nitride structures and indicated the presence of functionalization on each compound. Analysis of XRD, TEM, AFM and nitrogen sorption and desorption allowed to determine the morphology and microstructure of the compounds. Results of PL and diffuse reflectance allowed comprehending the relation between the synthetic route and the electronic structure, as well as thevariations on bandgap values. Chapter 6 shows the preliminary results of biodiesel production through the transesterification reaction of soy oil, using the obtained composites as catalysts. The compound obtained by acidic exfoliation was the only exhibiting satisfactory results, due to the presence of functionalization and basic groups on its surface. Chapter 7 deals with the results from oxidative photocatalysis of the dyeRhodamine B using the synthetized materials as catalysts. Those materials were capable of degrade the dye, making possible to relate the morphological and electronic properties with its performance.
Databáze: OpenAIRE
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