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http://hdl.handle.net/1843/68789
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
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dc.contributor.advisor1 | Flávia Cristina Camilo Moura | pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0743155577859174 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Marcelo Gonçalves Rosmaninho | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Liana Alvares Rodrigues | pt_BR |
dc.contributor.referee2 | Humberto Vieira Fajardo | pt_BR |
dc.contributor.referee3 | Guilherme Ferreira de Lima | pt_BR |
dc.contributor.referee4 | Luciano Andrey Montoro | pt_BR |
dc.creator | Iza Fonte Boa e Silva | pt_BR |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4916110634987353 | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2024-06-04T12:53:39Z | - |
dc.date.available | 2024-06-04T12:53:39Z | - |
dc.date.issued | 2023-11-16 | - |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/1843/68789 | - |
dc.description.abstract | Brazil, a world leader in producing niobium(V) oxide semiconductors, strategically applies this material in heterogeneous photocatalysis. This study aimed to overcome challenges such as the low quantum yield and high bandgap of Nb2O5 through controlled syntheses targeting structural and chemical changes, incorporating cobalt and methylene blue species into this oxide. Materials without chemical modifications are characterized by a bandgap of around 3.1 eV of indirect transition. Meanwhile, materials with new chemical species showed a wide range of visible light absorption. The results of the studies indicate promising potential for these chemically modified materials in removing inorganic sulfides from aqueous effluents through heterogeneous photocatalysis using visible light. Cobalt-modified materials, particularly npNb(V)OCoO, demonstrated high performance, with a relative photocatalytic efficiency above 84% and significant reusability. Furthermore, the products generated by these photocatalysts are predominantly compounds of lower toxicity, such as SO32- and SO42-, compared to the initial substrate. The quantity and distribution of Co+3 and Co+2 species in these materials seem to have a direct influence on photocatalytic activity; the high ligand field stabilization, due to the higher amount of Co(III) in npNb(V)OCoO material, emerges as a critical factor in reducing charge carrier recombination. In CO2 photoreduction and H2 production using water molecules, the irradiation source with higher energy seems to favour both competitive reactions, generating both CH4 and H2 as gaseous products. In contrast, visible light irradiation appears more specific in selectivity between the two reductions, producing more H2 in the gas phase, especially in cobalt-modified materials. However, nsNb(V)O and npNb(V)OAM materials highly preferred CO2 photoreduction under UV and visible light, respectively. Although the photosensitized material cannot be classified as robust due to the high leaching rate of the dye molecule, for CO2 photoreduction, this may be a differential for the material's preference for this reaction, as the leached methylene blue starts to act as an electron donor. | pt_BR |
dc.description.resumo | O Brasil, líder mundial na produção do semicondutor óxido de nióbio(V), desempenha um papel estratégico na aplicação desse material em fotocatálise heterogênea. Este estudo buscou superar desafios como o baixo rendimento quântico e o alto bandgap do Nb2O5, através de sínteses controladas visando mudanças estruturais e químicas, incorporando espécies de cobalto e azul de metileno nesse óxido. Os materiais sem modificações químicas são caracterizados por bandgap em torno de 3,1 eV de transição indireta. Já os materiais com novas espécies químicas apresentaram uma larga faixa de absorção de luz visível. Os resultados dos estudos indicam um potencial promissor desses materiais quimicamente modificados para a remoção de sulfetos inorgânicos de efluentes aquosos através de fotocatálise heterogênea utilizando luz visível. Os materiais modificados com cobalto, em destaque o npNb(V)OCoO, demonstraram alto desempenho, com uma eficiência fotocatalítica relativa acima de 84% e significativa capacidade de reuso. Além disso, os produtos gerados por esses fotocatalisadores são, predominantemente, compostos de menor toxicidade, como espécies SO32- e SO42-, em comparação ao substrato inicial. A quantidade e distribuição das espécies Co+3 e Co+2 nesses materiais parece ter influência direta na atividade fotocatalítica; a alta estabilização do campo ligante, devido a maior quantidade de Co(III) no material npNb(V)OCoO, vem como um fator chave na diminuição da recombinação dos portadores de carga. Nas reações de fotorredução do CO2 e produção de H2 usando moléculas de água, a fonte de irradiação com maior energia parece favorecer as duas reações competitivas, gerando tanto CH4 quanto H2 como produtos gasosos. Em contraste, a irradiação por luz visível mostrou-se mais específica na seletividade entre as duas reduções, produzindo mais H2 na fase gasosa, especialmente nos materiais modificados com cobalto. No entanto, os materiais nsNb(V)O e npNb(V)OAM apresentaram alta predileção pela fotorredução de CO2, sob luz UV e visível, respectivamente. Embora o material fotossensibilizado não possa ser classificado como um material robusto devido à alta taxa de lixiviação da molécula corante, para a reação de fotorredução de CO2 esse pode ser um diferencial para a predileção do material por essa reação, pois o azul de metileno lixiviado passa a agir como molécula doadora de elétrons. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Minas Gerais | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.department | ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFMG | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/ | * |
dc.subject | Modificação de semicondutores | pt_BR |
dc.subject | Energia renovável | pt_BR |
dc.subject | Fotocatálise solar | pt_BR |
dc.subject | Descontaminação de águas | pt_BR |
dc.subject | Combustíveis fotossintéticos. | pt_BR |
dc.subject | Semiconductor modification | pt_BR |
dc.subject | Renewable energy | pt_BR |
dc.subject | Solar photocatalysis | pt_BR |
dc.subject | Water decontamination | pt_BR |
dc.subject | Photosynthetic fuels | pt_BR |
dc.subject.other | Química inorgânica | pt_BR |
dc.subject.other | Compostos de nióbio | pt_BR |
dc.subject.other | Fotocatálise | pt_BR |
dc.subject.other | Semicondutores | pt_BR |
dc.subject.other | Recursos naturais renováveis | pt_BR |
dc.subject.other | Descontaminação (de gases, produtos químicos, etc.) | pt_BR |
dc.subject.other | Combustíveis | pt_BR |
dc.subject.other | Sulfetos | pt_BR |
dc.subject.other | Água – Purificação | pt_BR |
dc.subject.other | Poluentes | pt_BR |
dc.title | Do poluente tóxico à energia limpa: óxidos de nióbio(V) modificados ativados por luz visível na rota fotocatalítica | pt_BR |
dc.title.alternative | From toxic pollutant to clean energy: modified niobium(V) oxides activated by visible light in the photocatalytic pathway | pt_BR |
dc.title.alternative | De contaminante tóxico a energía limpia: óxidos de nióbio(V) modificados activados por luz visible en la ruta fotocatalítica | pt_BR |
dc.title.alternative | 从有毒污染物到清洁能源: 可见光激活的改性五价铌氧化物在光催化途径中的应用 | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
dc.identifier.orcid | https://orcid.org/0000-0002-8373-3933 | pt_BR |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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DO POLUENTE TÓXICO À ENERGIA LIMPA - óxidos de nióbio(V) modificados ativados por luz visível na rota fotocatalítica.pdf | 6.43 MB | Adobe PDF | View/Open |
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