Mostrar registro simples

dc.creatorCrestani, Larissa
dc.date.accessioned2024-05-27T11:54:01Z
dc.date.available2024-05-27T11:54:01Z
dc.date.issued2024-02-22
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31922
dc.description.abstractNitrogen doping (N-doping) has been widely applied in materials synthesized under controlled conditions. However, its impact remains unclear when employed in converting various residues into cost-effective and efficient adsorbents and catalysts. This research investigated the influence of different pyrolysis conditions on N doping in residues from biogenic silica production, aiming to produce advanced materials for application in environmental remediation processes. Initially, the biogenic silica residue obtained from carbonized rice husks was treated with acid and base to remove impurities. This treatment was effective due to the improving properties such as surface area, porosity, functionality, and methylene blue adsorption (97%). Subsequently, an experimental design was conducted to investigate the effects of urea percentage (N source) and different pyrolysis temperatures to optimize desired properties. A total of 10 N-doped materials were obtained, and their characteristics were extensively studied to infer each specific effect. The doping of nitrogen groups was effective, without significantly affecting the crystalline structure of carbon. Urea percentage impacted material properties, as the percentage of urea increased, increasing the basicity and pore size while reducing area and volume. While a lower percentage of urea decreased the electronic properties (band gap). In addition, nitrogen doping enhanced adsorption and photocatalysis efficiency, although with reduced removal percentages as urea content increased. Thus, this study demonstrates how to modulate the complexity of doping process conditions to obtain improved and specific properties for pre-carbonized residues. The material obtained with a temperature of 600°C and a urea percentage of 21.7% (C600N21) showed promise, exhibiting favorable characteristics and notable performance in paracetamol (68%) and diclofenac (98%) removal and degradation. Its behavior was investigated in adsorption and photocatalysis kinetics, in which the pseudosecond order model presented the best fit to the data. Mineralization showed an efficiency of 70% and 97%, respectively. These results shows that it is possible to dope residues to obtain materials with significant changes in physical, chemical and electronic properties, along with enhanced performance in the adsorptive and catalytic processes.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectCarvãopor
dc.subjectRemoçãopor
dc.subjectFotocatálisepor
dc.subjectDiclofenacopor
dc.subjectParacetamolpor
dc.subjectCharcoaleng
dc.subjectRemovaleng
dc.subjectPhotocatalysiseng
dc.subjectDiclofenaceng
dc.titleDesenvolvimento de materiais carbonados dopados com nitrogênio para aplicação em processos adsortivos e catalíticospor
dc.title.alternativeDevelopment of nitrogen-doped carbon materials for application in adsorption and catalytic processeseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoA 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.por
dc.contributor.advisor1Dotto, Guilherme Luiz
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5412544199323879por
dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Marcos Leandro Silva
dc.contributor.referee1Piccin, Jeferson Steffanello
dc.contributor.referee2Leichtweis, Jandira
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7665563197998906por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Químicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


Arquivos deste item

Thumbnail
Thumbnail

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples

Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
Exceto quando indicado o contrário, a licença deste item é descrito como Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International