dc.creator | Crestani, Larissa | |
dc.date.accessioned | 2024-05-27T11:54:01Z | |
dc.date.available | 2024-05-27T11:54:01Z | |
dc.date.issued | 2024-02-22 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31922 | |
dc.description.abstract | Nitrogen 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.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Carvão | por |
dc.subject | Remoção | por |
dc.subject | Fotocatálise | por |
dc.subject | Diclofenaco | por |
dc.subject | Paracetamol | por |
dc.subject | Charcoal | eng |
dc.subject | Removal | eng |
dc.subject | Photocatalysis | eng |
dc.subject | Diclofenac | eng |
dc.title | Desenvolvimento de materiais carbonados dopados com nitrogênio para aplicação em processos adsortivos e catalíticos | por |
dc.title.alternative | Development of nitrogen-doped carbon materials for application in adsorption and catalytic processes | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | 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. | por |
dc.contributor.advisor1 | Dotto, Guilherme Luiz | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5412544199323879 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Oliveira, Marcos Leandro Silva | |
dc.contributor.referee1 | Piccin, Jeferson Steffanello | |
dc.contributor.referee2 | Leichtweis, Jandira | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7665563197998906 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Química | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |