Navegação por assunto "photocatalysis"

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  • IPEN-DOC 29618

    MACHADO, ARTHUR P. ; CARMINATI, SAULO A. ; JANUARIO, ELIANE R. ; FERREIRA, PATRICIA S. ; VAZ, JORGE M. ; SPINACE, ESTEVAM V. . Photocatalytic methane conversion over Pd/ZnO photocatalysts under mild conditions. Methane, v. 2, n. 1, p. 44-55, 2023. DOI: 10.3390/methane2010003

    Abstract: Here, Pd nanoparticles supported on ZnO were prepared by the alcohol-reduction and the borohydride-reduction methods, and their efficiency towards the photocatalytic conversion of methane under mild conditions were evaluated. The resulting Pd/ZnO photocatalysts were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, UV–Vis, and transmission electron microscopy. The reactions were performed with the photocatalysts dispersed in water in a bubbling stream of methane under UV-light illumination. The products formed were identified and quantified by gas chromatography (GC-FID/TCD/MSD). The principal products formed were C2H6 and CO2 with minor quantities of C2H4 and CO. No H2 production was observed. The preparation methods influenced the size and dispersion of Pd nanoparticles on the ZnO, affecting the performance of the photocatalysts. The best performance was observed for the photocatalyst prepared by borohydride reduction with 0.5 wt% of Pd, reaching a C2H6 production rate of 686 µmol·h−1·g−1 and a C2H6 selectivity of 46%.

    Palavras-Chave: photocatalysis; methane; zinc oxides; palladium; nanoparticles

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  • IPEN-DOC 29570

    JANUARIO, ELIANE R. ; VAZ, JORGE M. ; SPINACE, ESTEVAM V. . Photocatalytic oxidation of methane coupling with hydrogen evolution from water over Au decorated Ga2O3 catalysts. In: CINE CONFERENCE, 3., 18-19 de outubro, 2022, Campinas, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Methane is a major constituent of natural gases and is an important source of carbon and hydrogen for the chemical industry. However, CH4 is one of the most stable molecule and high reaction temperatures are required to transform CH4 into more valuable chemicals [1]. In this work, we investigated the use of β-Ga2O3 loaded with Au nanoparticles (0.1–1.0%) as photocatalysts that were prepared 3 different methods: pre-formed NNTS; in-situ; and H2 reduction. The materials were characterized by XRD, UV-Vis, TEM, and Raman. The reactions were performed on a photocatalytic reactor with Hg lamp (450W, UV/A/B/C). CH4 gas was bubbled into H2O, Au/Ga2O3 in suspension and the products were identified by GC-MS and quantified by GC-FID/TCD using calibration curves. C2H6, CO2, H2 with minor quantities of C2H4, C3H8, C4H10, and CO were produced. The best performance was observed for the photocatalyst prepared with 0.03% of Au that produced 112 mol.gcat-1h-1 of C2H6 and 16.500 mol.gcat-1h-1 of H2.

    Palavras-Chave: methane; photocatalysis; gold; nanoparticles

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  • IPEN-DOC 23318

    OLIVEIRA, G.L. ; ANDREOLI, M. ; ORTIZ, N. ; GENOVA, L.A. . Síntese de nanopartículas de titanato de sódio e comparação de seu desempenho em relação ao TiO2 na fotocatálise do corante azul de metileno / Synthesis of sodium titanate nanoparticles and comparison of its performance in relation to TiO2 in the photocatalysis of methylene blue dye. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERAMICA, 61., 04-07 de junho, 2017, Gramado, RS. Anais... 2017.

    Abstract: A utilização de processos oxidativos avançados (POA’s) para tratamento de efluentes industriais vem recebendo muita atenção. A fotocatálise heterogênea é o mais promissor dos POA’S em desenvolvimento. TiO2 e seus compostos semicondutores despertam grande interesse devido sua estabilidade térmica e química e baixo custo. Neste estudo é apresentada metodologia para a síntese hidrotérmica de nanopartículas de titanato de sódio (TNS). Este material, juntamente com um TiO2 comercial (Degussa-P25), foi caracterizado por DRX, área superficial específica e tamanho e distribuição de poros (BET-BJH), e microscopia eletrônica de varredura (FEG-SEM). Destaca-se a elevada área superficial (320 m2/g) e elevado volume de poros (0,62 cm3/g) do TNS. Ensaios de degradação fotocatalítica mostraram que o TNS adsorveu praticamente todo o corante da solução, não se podendo avaliar seu potencial fotocatalisador. Quanto ao P-25 não se observou adsorção do corante, e com a irradiação UV a degradação foi de 55% após 400 minutos de irradiação.

    Palavras-Chave: oxidation; titanium oxides; sodium; titanates; photocatalysis

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  • IPEN-DOC 25221

    OLIVEIRA, GABRIEL L. de . Síntese de TiO2 com diferentes características físicas e químicas e sua aplicação como foto-catalizador no tratamento de efluentes / Synthesis of TiO2 with different physical and chemical characteristics and its application as a photocatalyst in the treatment of effluents . 2018. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 80 p. Orientador: Luís Antonio Genova. DOI: 10.11606/D.85.2018.tde-05092018-155330

    Abstract: Com o crescimento industrial e urbanização, diversos tipos de poluentes estão sendo encontrados com maior frequência e concentração em corpos hídricos. Um exemplo, são os corantes utilizados pelas indústrias têxteis. Grande parte desses poluentes, não é eliminada pelos processos atuais comumente empregados em estações de tratamento de águas residuais e plantas de tratamento de água potável. Devido a este fato, novas tecnologias para o tratamento da água estão sendo desenvolvidas, como os Processos Oxidativos Avançados (POAs). O objetivo do trabalho foi avaliar os fatores (físicos, químicos e estruturais) de um fotocatalisador (dióxido de titânio - TiO2), bem como as variáveis de um reator fotocatalítico que interferem na fotocatálise heterogênea (um tipo de POA). Para isso, sintetizou-se partindo do TiCl4, compostos de TiO2 com diferentes: morfologias (microesferas e nanotubos), características físicas e químicas, de modo a avaliar suas propriedades fotocatalíticas na degradação de corantes (azul de metileno e rodamina B), comparando os resultados aos obtidos com o nanopó comercial TiO2-P25. O reator fotocatalítico foi construído permitindo variar a potência, o comprimento de onda e a distância das lâmpadas para o sistema de reação. As microesferas sintetizadas a 550° (MT550) e nanotubos de titânia (NTT) apresentaram propriedades fotocatalíticas equivalentes ou superiores às do P25. O reator otimizado operou com quatro lâmpadas UVA próximas. O pH do meio foi determinante nos ensaios de fotocatálise. Sob pH neutro, as microesferas atuaram como adsorventes e fotocatalisadoras da rodamina B e adsorventes do azul de metileno. O P25 apresentou alta capacidade catalítica, em particular para meios neutro e básico. NTT demonstrou alta capacidade de adsorção do azul de metileno, porém baixo rendimento na adsorção e fotocatálise da rodamina B.

    Palavras-Chave: titanium oxides; photocatalysis; chemical properties; physical properties; water pollution control; waste water; waste processing; oxidation

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  • IPEN-DOC 29247

    BENTO, RODRIGO T. . Síntese e caracterização de filmes nanocompósitos de TiO2/C para aplicações fotocatalíticas / Synthesis and characterization of nanocomposite TiO2/C films for photocatalytic applications . 2022. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 169 p. Orientador: Marina Fuser Pillis. DOI: 10.11606/T.85.2022.tde-05122022-132636

    Abstract: O presente trabalho teve como objetivos a síntese, caracterização e avaliação do comportamento fotocatalítico de filmes de dióxido de titânio (TiO2) e filmes nanocompósitos heteroestruturados de TiO2/C. Os filmes foram obtidos pelo método sol-gel, depositados sobre substratos de vidro borossilicato, por meio da técnica de spray coating, e tratados termicamente em diferentes temperaturas. Grafite expandida, esfoliada em diferentes tempos pelo processo de esfoliação em fase líquida, foi utilizada como fonte de carbono. A descoloração do corante alaranjado de metila foi utilizada para investigar a atividade fotocatalítica dos filmes sob irradiação de luz ultravioleta e visível. A influência da temperatura de tratamento térmico, do teor de carbono e de agentes supressores na eficiência dos filmes também foi estudada. Todos os filmes exibiram a formação da fase anatase. A adição de carbono promoveu evidentes modificações morfológicas nos filmes híbridos que resultaram na melhora do seu desempenho. Os testes de remoção do corante indicaram que os filmes de TiO2 apresentam atividade fotocatalítica apenas sob radiação UV, com eficiência de 76,4 %. O filme híbrido de TiO2/10% de C, tratado termicamente a 450 ºC, exibiu o melhor comportamento fotocatalítico, com 79,5 % de remoção do corante sob luz visível. O mecanismo fotocatalítico dos filmes nanocompósitos foi proposto a partir dos resultados obtidos. A heterojunção TiO2/C formada apresenta um comportamento característico de heterojunções do tipo II. Tal efeito contribui para a ativação do fotocatalisador sob luz visível, o que favorece sua aplicação prática sob luz do Sol.

    Palavras-Chave: synthesis; nanocomposites; titanium oxides; films; photocatalysis; activity levels; sol-gel process; spray coating; heterojunctions; heat treatments

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  • IPEN-DOC 28127

    BENTO, RODRIGO T. ; CORREA, OLANDIR V. ; ANTUNES, RENATO A.; PILLIS, MARINA F. . Surface properties enhancement by sulfur-doping TiO2 films. Materials Research Bulletin, v. 143, p. 1-10, 2021. DOI: 10.1016/j.materresbull.2021.111460

    Abstract: TiO2 films were sulfur-doped through an alternative route based on the decomposition of H2S at low temperatures. MOCVD technique was used to grown the films on borosilicate glass substrates at 400 °C. The doping was carried out at 50, 100 and 150 °C under a mixture of H2-2%v.H2S. SO42− groups were observed in the surface revealing the substitution of Ti4+ by S6+. Superficial roughness and wettability were also modified by the formation of these sulfate groups on the surface. Photocatalytic experiments of methyl-orange dye decolorization under visible light indicated that the 8 at.% S-TiO2 film exhibited the highest photocatalytic activity, with 72.1% of dye decolorization. The results suggest that the exposition of TiO2 films to the mixture H2-H2S at low temperatures is an efficient method of doping. These films allow the decolorization of the dye under visible light irradiation, which enable its practical use under sunlight or even indoor.

    Palavras-Chave: titanium oxides; chemical vapor deposition; organometallic compounds; surfaces; photocatalysis

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  • IPEN-DOC 25075

    CASTANHEIRA, BRUNA; TRIBONI, EDUARDO R.; ANDRADE, LUANA dos S.; TRINDADE, FABIANE de J.; OTUBO, LARISSA ; TEIXEIRA, ANTONIO C.S.C.; POLITI, MARIO J.; QUEIROZ, THIAGO B. de; BROCHSZTAIN, SERGIO. Synthesis of novel periodic mesoporous organosilicas containing 1,4,5,8-Naphthalenediimides within the pore walls and their reduction to generate wall-embedded free radicals. Langmuir, v. 34, n. 28, p. 8195-8204, 2018. DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b00220

    Abstract: Novel periodic mesoporous organosilicas (PMOs) containing 1,4,5,8-Naphthalenediimide (NDI) chromophores as an integral part of the pore walls were synthesized in acidic conditions, in the presence of inorganic tetraethyl orthosilicate, using triblock copolymer surfactant Pluronic P-123 as a template. The NDI precursor, the bridged silsesquioxane N,N′-bis(3-triethoxysilylpropyl)-1,4,5,8-naphthalenediimide, was synthesized by reaction of 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride with excess 3-aminopropyltriethoxysilane. A series of samples containing up to 19% (weight %) of NDI were prepared (the materials were labeled PMONDIs). 13C and 29Si solid-state nuclear magnetic resonance revealed that the NDI moiety was intact in the PMONDIs and efficiently grafted to the silica network. Samples with up to 16% NDI load presented an ordered two-dimensional-hexagonal mesoscopic structure, according to small-angle X-ray scattering, transmission electron microscopy, and nitrogen adsorption isotherms. Fluorescence spectra of the PMONDIs showed excimer formation upon excitation, suggesting high flexibility of the organic moieties. Reduction of PMONDIs with aqueous sodium dithionite led to the formation of wall-embedded NDI anion radicals, as observed by the appearance of new visible/near-infrared absorption bands. The PMONDIs were also shown to be efficient photocatalysts in the degradation of sulfadiazine, an antibiotic selected here as a model pollutant, which is usually present in water bodies and wastewater.

    Palavras-Chave: carbon 13; copolymers; fluorescence spectroscopy; naphthalene; nuclear magnetic resonance; photocatalysis; pluronics; porous materials; silica; silicon 29; synthesis; transmission electron microscopy

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  • IPEN-DOC 29678

    GROSSI, DANIELLE; LAZAR, DOLORES R.R. ; DEL LAMA, ELIANE A.; USSUI, VALTER . Titania-silica composite with photocatalytic properties and its application on Brazilian granite and sandstone. International Journal of Architectural Heritage, v. 17, n. 5, p. 770-787, 2023. DOI: 10.1080/15583058.2021.1969483

    Abstract: The aim of the study described in this article was to evaluate a product containing titania (titanium dioxide, TiO2) applied on stones — particularly two types used at Brazilian stone-built heritage sites — that have been exposed to weathering and anthropogenic activities. This product was prepared by producing a suspension of TiO2 at two concentrations (1% and 4% w/v) with tetraethyl orthosilicate (TEOS) in the presence of n-octylamine as surfactant. The characteristics of the TiO2 were then observed by scanning electron microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface-area measurements, particle-size distribution analysis (CILAS) and X-ray diffraction. After applying the TiO2-TEOS composite, the stones were examined for contact angle, spectrophotometry, sorptivity, thermal shock resistance, and UV-radiation resistance. The product proved ineffective on Itararé sandstone, mainly due to its mineralogical components, as the product does not adhere to quartz. When applied on Itaquera granite, the 1% TiO2 (w/v) concentration proved to be an appropriate treatment, as it demonstrated better thermal shock resistance, photocatalytic activity, porosity maintenance, and global colour when compared to the 4% concentration.

    Palavras-Chave: architecture; cultural resources; photocatalysis; sandstones; composite materials; titanium oxides

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  • IPEN-DOC 25502

    BENTO, RODRIGO T. ; PILLIS, MARINA F. . Titanium dioxide films for photocatalytic degradation of methyl orange dye. In: YANG, DONGFANG (Ed.). Titanium Dioxide: material for a sustainable environment. London: IntechOpen, 2018. p. 211-225, cap. 11. DOI: 10.5772/intechopen.75528

    Abstract: The aim of this work was to characterize and evaluate the influence of the thickness on the photocatalytic efficiency of titanium dioxide thin films on the degradation of methyl orange dye under UV light irradiation. The films of 280 and 468 nm thick were deposited on borosilicate substrates at 400°C by the MOCVD technique using titanium isoproxide IV as precursor. XRD analyses showed the formation of anatase-TiO2 phase. Crosssectional FE-SEM images show that the films presented a dense columnar structure and grown perpendicularly to the substrate surface. The photocatalytic activity of the catalysts was studied using UV-vis spectrophotometry The TiO2 film with 468 nm of thickness presented higher photocatalytic activity exhibiting 69% of dye degradation. The increase of grain size and thickness of the films promoted an improvement of photocatalytic efficiency.

    Palavras-Chave: titanium oxides; films; chemical vapor deposition; photocatalysis

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  • IPEN-DOC 27557

    OLIVEIRA, E.C. de ; BENTO, R.T. ; CORREA, O.V. ; PILLIS, M.F. . Visible-light photocatalytic activity and recyclability of N-doped TiO2 films grown by MOCVD / Atividade fotocatalítica sob luz visível e reutilização de filmes de TiO2 dopados com N crescidos por MOCVD. Cerâmica, v. 66, n. 380, p. 451-459, 2020. DOI: 10.1590/0366-69132020663802957

    Abstract: Nitrogen-doped TiO2 films were grown on borosilicate glass substrates at 400 °C by the metallorganic chemical vapor deposition (MOCVD) for removing dye from water under visible light. The effect of N-doping on the structural, surface, and photocatalytic properties of films was evaluated. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses revealed that 1.56 and 2.44 at% of nitrogen were incorporated into the films by varying the NH3 flux during the growth. Methyl orange dye degradation experiments showed that the N-doped films presented photoactivity under visible light. The film containing 2.44 at% of nitrogen exhibited the best photocatalytic behavior, with 55% of efficiency. Recyclability tests under visible light showed that the film efficiency dropped gradually after each test. N-TiO2 films grown by MOCVD have the potential to be used in environmental applications by removing pollutants using a green method under sunlight or even under internal illumination, although its reuse is limited.

    Palavras-Chave: photocatalysis; titanium oxides; thin films; nanostructures; chemical vapor deposition; organometallic compounds; nitrogen; doped materials; recycling; x-ray spectra

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

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