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Preparação, modificação e avaliação catalítica de fotocatalisadores à base de Nb2O5

Processo: 15/08995-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de novembro de 2015 - 31 de outubro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
Pesquisador responsável:Liana Alvares Rodrigues
Beneficiário:Liana Alvares Rodrigues
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Pesq. associados:Hélcio José Izário Filho ; Maria Lucia Caetano Pinto da Silva
Assunto(s):Óxido de nióbio  Fotodegradação  Fotocatálise 

Resumo

Este projeto irá gerar conhecimentos científicos que possam fornecer meios para aumentar a competitividade e a base tecnológica da EEL/USP no desenvolvimento de novos materiais. Pretende-se explorar o desenvolvimento de diversos fotocatalisadores e métodos de modificação, visando aumentar a eficiência quântica do processo de degradação de corantes orgânicos através da fotocatálise heterogênea. Especificamente, almeja-se avaliar a viabilidade do uso do óxido de nióbio na fotodegradação de corantes orgânicos em substituição ao TiO2, semicondutor mais utilizado na fotocatálise heterogênea. Adicionalmente, através da deposição de partículas metálicas nos semicondutores preparados, deseja-se diminuir a energia de gap destes, aumentando a sensibilidade dos mesmos à luz visível, melhorando a eficiência quântica do processo fotocatalítico. Em especial, será estudada a preparação do compósito Nb2O5-xerogel de carbono, sendo esta, a maior inovação tecnológica deste projeto, considerando que o efeito catalítico deste compósito nunca foi estudado na literatura. O uso do xerogel de carbono na preparação do semicondutor-material carbonoso é justificado pela excelente condutividade elétrica, elevada área superficial e porosidade, além de sua estrutura porosa ser facilmente manipulada por modificações nos parâmetros de síntese. A escolha do tanino como precursor do xerogel visa à diminuição de custos e impactos ambientais, além de acrescentar valor à inovação tecnológica proposta. Os óxidos metálicos serão preparados pelo método da precipitação convencional e pela rota sol-gel. A ação fotocatalítica do material será avaliada através da decomposição de azul de metileno, que será determinada através da espectroscopia no UV-Visível. A espectroscopia por refletância difusa será a técnica empregada para determinação da energia de gap das amostras, da quantidade de corante adsorvido nas mesmas e para a verificação do efeito da da deposição de metais na superfície do catalisador e em sua eficiência catalítica. A porosidade, a morfologia, a análise elementar, o teor de metal, e a estrutura cristalina dos materiais obtidos serão determinadas por isotermas de adsorção-dessorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura, espectrômetria de energia dispersiva, espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado e difratometria de raios X, respectivamente. A técnica de calorimetria exploratória diferencial será utilizada para obtenção de informações sobre eventos químicos e físicos sofridos pelas amostras durante o aquecimento e a termogravimetria para a determinação da estabilidade térmica dos materiais. (AU)

Publicações científicas (9)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; BACETTO, LETICIA ARAUJO; DOS SANTOS, GABRIELA SPIRANDELLI; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; BARROS MACHADO, JOAO PAULO; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILMAR PATROCINIO; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Synthesis of novel ZnO/carbon xerogel composites: Effect of carbon content and calcination temperature on their structural and photocatalytic properties. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 45, n. 3, p. 3657-3667, FEB 15 2019. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; BACETTO, LETICIA ARAUJO; PAIVA, LIVIA KENT; DOS SANTOS, GABRIELA SPIRANDELLI; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Novel and inexpensive Nb2O5/tannin-formaldehyde xerogel composites as substitutes for titanium dioxide in photocatalytic processes. Journal of Sol-Gel Science and Technology, v. 89, n. 2, p. 571-585, FEB 2019. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; NEVES, GABRIEL COSTA; TOREZIN, FERNANDA AZZONI; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Effect of synthesis route in the photocatalytic, structural and morphological properties of carbon xerogel-Nb2O5 composites. Inorganic Chemistry Communications, v. 98, p. 145-149, DEC 2018. Citações Web of Science: 0.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Effect of metal doping in the photocatalytic properties of carbon xerogel-Nb2O5 composite towards visible light degradation of methylene blue. Materials Letters, v. 228, p. 486-489, OCT 1 2018. Citações Web of Science: 1.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; SILVA, FERNANDA NASCIMENTO; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILMAR PATROCINIO; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Methylene blue photodegradation employing hexagonal prism-shaped niobium oxide as heterogeneous catalyst: Effect of catalyst dosage, dye concentration, and radiation source. Materials Chemistry and Physics, v. 214, p. 95-106, AUG 1 2018. Citações Web of Science: 8.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILMAR PATROCINIO; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Novel synthetic route for low-cost carbon-modified TiO2 with enhanced visible light photocatalytic activity: carbon content and calcination effects. Journal of Sol-Gel Science and Technology, v. 87, n. 2, p. 380-390, AUG 2018. Citações Web of Science: 2.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; BACANI, REBECA; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILMAR PATROCINIO; RODRIGUES, LIANA ALVARES. Effect of Nb/C ratio in the morphological, structural, optical and photocatalytic properties of novel and inexpensive Nb2O5/carbon xerogel composites. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 44, n. 6, p. 6645-6652, APR 15 2018. Citações Web of Science: 5.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; SAMPAIO HERZOG DE AZEREDO, CAIO AFFONSO; BACETTO, LETICIA ARAUJO; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; RODRIGUES, LIANA ALVARES. The effect of C-doping on the properties and photocatalytic activity of ZrO2 prepared via sol-gel route. OPTIK, v. 165, p. 302-309, 2018. Citações Web of Science: 1.
DE MORAES, NICOLAS PERCIANI; CARVALHO, THAIS; CAETANO PINTO DA SILVA, MARIA LUCIA; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; THIM, GILMAR PATROCINIO; RODRIGUES, LIANA ALVARES. A novel synthesis route of titanium dioxide with (NH4)(0.3)TiO1.1F2.1 as by-product. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 43, n. 16, p. 13677-13682, NOV 2017. Citações Web of Science: 2.

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