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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Alto desempenho fotocatalítico e piezocatalítico de Li1-xCuxNbO3 (0 ≤ x ≤ 0,025) na degradação de poluentes orgânicos persistentes
Other Titles: High photocatalytic and piezocatalytic performance of Li1-xCuxNbO3 (0 ≤ x ≤ 0,025) in the degradation of persistent organic pollutants
???metadata.dc.creator???: Pessoa Junior, Wanison Andre Gil 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Couceiro, Paulo Rogerio da Costa
First advisor-co: Nobre, Francisco Xavier
???metadata.dc.contributor.referee2???: Matos, Jose Milton Elias de
???metadata.dc.contributor.referee3???: Silva, Luis Jefferson da
???metadata.dc.contributor.referee4???: Souza, Luiz Kleber Carvalho de
???metadata.dc.contributor.referee5???: Brito, Walter Ricardo
???metadata.dc.description.resumo???: Neste estudo, relatamos pela primeira vez o alto desempenho fotocatalítico de niobato de lítio – LiNbO3 (NL), obtido com sucesso pelo método de Pechini modificado, variando as temperaturas de calcinação entre 500 °C (LiNb500) e 800 °C (LiNb800), frente ao corante Rodamina B (RhB) sob luz UV simulada. Além disso, o NL dopado com íons cobre, Li1-xCuxNbO3 (0 ≤ x ≤ 0,025 mol) foi utilizado como piezocatalisador na redução do p-nitrofenol (PNF) em p-aminofenol (PAF). Os materiais produzidos foram caracterizados por análise termogravimétrica/derivada (TG/DTG), difração de raios X (DRX) e refinamento de Rietveld, espectroscopia Raman, UV-Vis por reflectância difusa, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de fotoluminescência (FL), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS), e a área superficial por BET. Com base nos resultados, confirmou-se que a influência do tratamento térmico leva à obtenção de uma fase pura de LiNbO3 para LiNb500. Em temperaturas iguais ou superiores a 600 °C, foram observadas fases secundárias minoritárias de LiNb3O8 (2,82% a 4,20%). Assim como a dopagem pelos íons cobre levou à formação da fase minoritária de CuNb2O6 (3,11% a 5,29%) em amostras com x ≥ 0,005. A análise XPS de LiNbO3 revelou que dentre todas as amostras, o LiNb600 possui a maior porcentagem de íons Nb4+ do que Nb5+, além de vacâncias de oxigênio na superfície dos nanocristais, proporcionando melhorias no desempenho fotocatalítico. Nesse caso, promoveu a descoloração de 100% do RhB (10 mg·L-1) após 60 min de tempo de exposição sob luz UVc, cujos radicais superóxidos e buracos atuaram como principais espécies envolvidas na descoloração do corante RhB. Além disso, o catalisador obteve eficiência > 91%, após os cinco ciclos consecutivos de 90 min no teste de reuso. Ademais, os polimorfos de NL exibem um desempenho sinérgico e promissor na fotodegradação de poluentes orgânicos persistentes. Na reação de redução do PNF em PAF, os resultados indicaram que o NL puro não foi capaz de reduzir o PNF, e que a dopagem foi essencial no processo, diante disso, a amostra x = 0,025 apresentou melhor eficiência, e foi capaz de reduzir completamente o PNF (50 mg·L-1) em 4 min, com t1/2 = 0,05 min. Os ensaios dos capturadores radicalares revelaram que as principais espécies oxidativas atuando na redução do PNF foram os elétrons. Por fim, o piezocatalisador x = 0,025 apresentou ~ 93% de eficiência após 4 ciclos de reuso, após 10 min de reação, sendo, portanto, considerado um catalisador inovador e promissor na reação investigada.
Abstract: In this study, we report for the first time that a high photocatalytic performance of LiNbO3 was successfully obtained using a modified Pechini method, varying the calcination temperatures between 500 °C (LiNb500) and 800 °C (LiNb800), against the Rodamina B (RhB) dye under simulated UV light. In addition, Cu-doped LiNbO3, Li1-xCuxNbO3 (0 ≤ x ≤ 0.025 mol) was used as a piezocatalyst in the reduction of p-nitrophenol (PNF) into p-aminophenol (PAF). The produced materials were characterized by thermogravimetric/ derivative analysis (TG/DTG), X-ray diffraction (XRD) and Rietveld refinement, Raman spectroscopy, UV-Vis by diffuse reflectance, scanning electron microscopy (SEM), photoluminescence spectroscopy (PL), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and surface area and pore volume by BET. Based on the results, it was confirmed that the influence of heat treatment leads to obtaining a pure phase for LiNb500. At temperatures equal to or greater than 600 °C, minor secondary phases of LiNb3O8 (2.82% to 4.2%) were observed. Furthermore, copper ion doping led to the formation of the minority phase of CuNb2O6 (3.11% to 5.29%) in samples with x ≥ 0.005. The XPS analysis of LiNbO3 revealed that among all, the LiNb600 sample has the higher percentage of Nb4+ species than Nb5+, in addition to oxygen vacancies on the surface of the nanocrystals, providing improvements in photocatalytic performance. In this case, it promoted the discoloration of 100% of RhB (10 mg·L-1) after 60 min of exposure time under UVc light, whose superoxide radicals and holes acted as the main species involved in the discoloration of the RhB dye. In addition, the catalyst obtained > 91% efficiency, after five consecutive cycles of 90 min in the reuse test. Moreover, LiNbO3 polymorphs exhibit a synergistic and promising performance in the photodegradation of persistent organic pollutants. In the reaction of reduction of p-nitrophenol into p-aminophenol, the results indicated that pure LiNbO3 was not capable to reduce PNF, and that doping was essential in the process, in this case, x = 0.025 sample showed better efficiency, and was able to completely reduce PNF (50 mg·L-1) in 4 min, with t1/2 = 0.05 min. The radical scavenger tests revealed that the main species acting in the reduction of the PNF are electrons. Finally, piezocatalyst showed ~ 93% efficiency after 4 cycles of reuse, in 10 min.
Keywords: Físico - química - Pesquisa
Catálise - Pesquisa
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: QUIMICA: FISICO-QUIMICA: CINETICA QUIMICA E CATALISE
???metadata.dc.subject.user???: Catálise
Corante
Nitrofenol
Niobato
Dopagem
Catalysis
Dye
Nitrophenol
Niobate
Doping
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: PESSOA JUNIOR, Wanison André Gil. Alto desempenho fotocatalítico e piezocatalítico de Li1-xCuxNbO3 (0 ≤ x ≤ 0,025) na degradação de poluentes orgânicos persistentes. 2025. 169 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2025.
???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/11341
Issue Date: 19-Nov-2025
Appears in Collections:Doutorado em Química

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