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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Produção de nanotubos de TiO2 para eletro-oxidação de herbicidas
???metadata.dc.creator???: Cunha, Jefferson da Silva 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Braga, Neila de Almeida
???metadata.dc.contributor.referee1???: Bataglion, Giovana Anceski
???metadata.dc.contributor.referee2???: Vernasqui, Laís Gimenes
???metadata.dc.description.resumo???: Diante da necessidade de preservação de recursos hídricos frente aos poluentes emergentes e persistentes, como os herbicidas, surgem novos avanços nos métodos de tratamento de água, como alternativas aos métodos convencionais de tratamento que não são suficientes para remoção dessas substâncias. Nesse contexto, a aplicação de Processos Oxidativos Avançados (POAs) configura-se como uma possibilidade promissora para a degradação de moléculas potencialmente tóxicas. Nestes processos, a busca por novos materiais avançados que possam potencializar a geração de espécies oxidativas é cenário recorrente na literatura. O emprego de eletrodos de nanotubos de dióxido de titânio (NTTiO2) produzidos por anodização, se apresenta como uma alternativa promissora e de baixo custo para aplicação em POAs devido as suas propriedades morfológicas e eletroquímicas favoráveis à geração de espécies oxidantes. Com isto, o presente trabalho buscou aplicar os NTTiO2, obtidos por anodização eletroquímica, no processo de eletro-oxidação do herbicida diquat, sendo este, o primeiro trabalho reportado na literatura especificamente com o uso de NTTiO2 para eletro-oxidação deste herbicida. Para isto, foram estudados os parâmetros de anodização, inicialmente sendo variado o tempo de síntese, com posterior variação do potencial aplicado, por fim, estudou-se a variação do tempo de tratamento térmico. Em ambos os casos, a síntese foi conduzida em solução contendo 0,06 mol.L-1 de NH4F com 10 % de água deionizada tipo I em glicerol e a temperatura de tratamento térmico foi de 450°C. Os eletrodos produzidos, foram caracterizados por meio das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia de Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Espalhamento Raman e Voltametria Cíclica (VC). Considerando os melhores resultados das análises morfológicos, estruturais e eletroquímicas, o eletrodo foi então aplicado no processo de eletro-oxidação do herbicida diquat, pela metodologia de cronopotenciometria. O resultado das caracterizações dos NTTiO2, mostraram que com aumento nos valores de diâmetros internos e externos, intensidades da fase anatase do TiO2 e diminuição da intensidade da fase rutilo, indicaram uma influência da morfologia e estrutura na resposta eletroquímica dos eletrodos produzidos nos tempos de síntese de 50 e 75 h, sendo que, no tempo de 75 horas foi obtido o maior valor de área eletroquímica ativa de 0,28 cm2. Também foi observada uma influência da morfologia e estrutura na resposta eletroquímica dos eletrodos produzidos com a variação do potencial, inferida por um aumento na área eletroquímica ativa nos eletrodos produzidos de 10 a 40 V, que apresentou maior área eletroquímica ativa, de 0,33 cm2. Em função do melhor resultado de área ativa dos NTTiO2 produzidos pela variação do tempo de síntese e potencial, o tratamento térmico teve seu tempo variado, sendo constatado um aumento da área ativa e diminuição dos valores de ΔEp, destacado sobretudo no eletrodo submetido a 120 minutos de tratamento térmico, que apresentou o maior valor de área ativa de 0,43 cm2. Portanto, este eletrodo foi aplicado no processo de eletro-oxidação do herbicida diquat. Os experimentos de eletro-oxidação, realizados a uma densidade de 50 mA.cm-2, resultou em uma degradação de 95,83% após 150 minutos, com um consumo energético de 4,2756 Wh. L-1. O alto percentual de degradação indica que o eletrodo produzido nas condições experimentais é um forte candidato para aplicação em processos oxidativos avançados.
Abstract: Given the need to preserve water resources in the face of emerging and persistent pollutants, such as herbicides, new advancements in water treatment methods are emerging as alternatives to conventional methods that are insufficient for the removal of these substances. In this context, the application of Advanced Oxidation Processes (AOPs) is a promising possibility for the degradation of potentially toxic molecules. In these processes, the search for new advanced materials that can potentiate the generation of oxidative species is a recurrent scenario in the literature. The use of titanium dioxide nanotube (NTTiO2) electrodes produced by anodization presents itself as a promising and low-cost alternative for application in AOPs due to its favorable morphological and electrochemical properties for the generation of oxidant species. With this in mind, the present work aimed to apply NTTiO2, obtained by electrochemical anodization, in the electro-oxidation process of the herbicide diquat, being the first work reported in the literature specifically using NTTiO2 for the electro-oxidation of this herbicide. For this, the anodization parameters were studied, initially varying the synthesis time, followed by variation of the applied potential, and finally, the variation of the thermal treatment time was studied. In both cases, the synthesis was conducted in a solution containing 0.06 mol.L-1 of NH4F with 10% type I deionized water in glycerol and the thermal treatment temperature was 450°C. The produced electrodes were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray Diffraction Spectroscopy (XRD), Raman Spectroscopy, and Cyclic Voltammetry (CV). Considering the best results of the morphological, structural, and electrochemical analyses, the electrode was then applied in the electro-oxidation process of the diquat herbicide, by the chronopotentiometry methodology. The results of the characterizations of the NTTiO2 showed that with increases in the values of internal and external diameters, intensities of the anatase phase of TiO2, and decrease in the intensity of the rutile phase, indicated an influence of the morphology and structure on the electrochemical response of the electrodes produced in the synthesis times of 50 and 75 h, with the highest value of electrochemically active area of 0.28 cm2 being obtained at 75 hours. An influence of the morphology and structure on the electrochemical response of the electrodes produced with the variation of potential was also observed, inferred by an increase in the electrochemically active area in the electrodes produced from 10 to 40 V, which presented the highest electrochemically active area of 0.33 cm2. Due to the best result of active area of the NTTiO2 produced by varying the synthesis time and potential, the thermal treatment had its time varied, and an increase in the active area and decrease in the values of ΔEp were observed, highlighted especially in the electrode subjected to 120 minutes of thermal treatment, which presented the highest value of active area of 0.43 cm2. Therefore, this electrode was applied in the electro-oxidation process of the diquat herbicide. The electro-oxidation experiments, carried out at a density of 50 mA.cm-2, resulted in a degradation of 95.83% after 150 minutes, with an energy consumption of 4.2756 Wh.L-1. The high percentage of degradation indicates that the electrode produced under the experimental conditions is a strong candidate for application in advanced oxidation processes.
Keywords: .
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???metadata.dc.subject.cnpq???: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: QUIMICA: QUIMICA ANALITICA: ELETROANALITICA
1.06.04.03-0
???metadata.dc.subject.user???: Herbicidas
Nanotubos
Eletro-Oxidação
Poluentes
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Química
Citation: CUNHA, Jefferson da Silva. Produção de nanotubos de TiO2 para eletro-oxidação de herbicidas. 2024. 105 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10359
Issue Date: 16-Jul-2024
Appears in Collections:Mestrado em Química

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