Desenvolvimento de materiais carbonados dopados com nitrogênio para aplicação em processos adsortivos e catalíticos
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Data
2024-02-22Primeiro coorientador
Oliveira, Marcos Leandro Silva
Primeiro membro da banca
Piccin, Jeferson Steffanello
Segundo membro da banca
Leichtweis, Jandira
Metadata
Mostrar registro completoResumo
A dopagem com nitrogênio (N) tem sido amplamente aplicada em materiais sintetizados sob
condições controladas. No entanto, o seu impacto permanece incerto quando empregado na
conversão de vários resíduos em adsorventes e catalisadores eficientes e de baixo custo. Nesta
pesquisa foi investigado o impacto de diferentes condições de pirólise na dopagem de N em
resíduos da produção de sílica biogênica, visando a produção de materiais avançados para
aplicação em processos de remediação ambiental. Primeiramente, o resíduo de sílica biogênica
obtida a partir de cascas de arroz carbonizadas foi tratado com ácido e base para remover
impurezas. Esse tratamento mostrou-se eficiente na melhoria das propriedades, como área
superficial, porosidade e funcionalidade, e na adsorção do corante azul de metileno (97%). Em
seguida, foi realizado um planejamento experimental investigando os efeitos do percentual de
ureia (fonte de N) e diferentes temperaturas de pirólise para otimização das propriedades
desejadas. Foram sintetizados 10 materiais dopados com N, cujas características foram
extensivamente estudadas para entender cada efeito específico. Observou-se que a dopagem de
grupos nitrogenados foi eficaz, sem afetar significativamente a estrutura cristalina do carbono.
O percentual de ureia influenciou nas propriedades do material, pois quando o percentual de
ureia aumentou, a basicidade e o tamanho dos poros aumentaram e a área e volume reduziram.
Enquanto um menor percentual de ureia diminuiu as propriedades eletrônicas (band gap). Além
disso, a dopagem com N melhorou a eficiência de adsorção e fotocatálise de paracetamol e
diclofenaco, embora com uma redução nos percentuais de remoção conforme o teor de ureia
aumentou. Assim, este estudo demonstra como modular a complexidade das condições do
processo de dopagem para obter propriedades melhoradas e específicas para resíduos précarbonizados.
O material obtido na temperatura de 600°C e percentual de ureia de 21,7%
(C600N21) mostrou-se promissor, apresentando características favoráveis e notável
desempenho na remoção e degradação de paracetamol (68%) e diclofenaco (98%). O seu
comportamento cinético de adsorção e fotocatálise foi investigado, em que o modelo de pseudosegunda
ordem apresentou melhor ajuste aos dados. A mineralização dos contaminantes
apresentou eficiência de 70% e 97%, respectivamente. Esses resultados evidenciam que é
possível dopar resíduos para obter materiais com alterações significativas nas propriedades
físicas, químicas e eletrônicas, resultando em melhor desempenho nos processos adsortivos e
fotocatalíticos.
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