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Tipo: Tese de Doutorado
Título: Novos materiais ativos na degradação de poluentes emergentes em meio aquoso: uso da espectrometria de massas com ionização paper spray na investigação de reações de oxidação em superfície
Autor(es): Susana Fátima Resende
primer Tutor: Rodinei Augusti
primer Co-tutor: Wander Luiz Vasconcelos
primer miembro del tribunal : Luiz Alberto Beraldo de Moraes
Segundo miembro del tribunal: Boniek Gontijo Vaz
Tercer miembro del tribunal: Luiz Carlos Alves de Oliveira
Cuarto miembro del tribunal: Ana Paula de Carvalho Teixeira
Resumen:  O objetivo inicial deste trabalho foi sintetizar compósitos (TiO2/SiO2-B2O3) com propriedades fotocatalíticas melhoradas. Para tanto, algumas variáveis como razão molar boro/titânio e temperatura de calcinação foram avaliadas frente a fotodegradação do corante índigo carmim em meio aquoso. Assim, os testes de degradação mostraram que o fotocatalisador mais eficiente foi obtido utilizando a razão molar boro/titânio igual a 1 e a temperatura de calcinação igual a 350 °C. Este fotocatalisador apresentou 98 % de remoção do corante índigo carmim após 90 min de exposição as lâmpadas fluorescentes. As propriedades melhoradas de tal fotocatalisador foram, provavelmente, relacionadas às interfaces (B2O3-TiO2-SiO2) formadas em sua estrutura. O fotocatalisador, que apresentou maior eficiência, foi também utilizado para remoção de dacarbazina, citarabina, tamoxifeno e sildenafila em meio aquoso, fármacos ainda poucos estudados na literatura. Com exceção da citarabina, todos os outros fármacos foram eficientemente degradados. O uso da cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada a espectrometria de massas permitiu a caracterização dos subprodutos e a proposta das rotas de degradação. O segundo objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência, sob luz visível, de fotocatalisadores a base de titano-niobatos, especificamente Cu0,5Ti0,5NbO4 e Ni0,5Ti0,5NbO4, previamente sintetizado por nosso grupo. A influência dos cátions Cu2+ ou Ni2+ assim como a presença de H2O2 na eficiência fotocatalítica de tais materiais frente a degradação do corante índigo carmim em meio aquoso foram avaliadas. O fotocatalisador Cu0,5Ti0,5NbO4 apresentou maior atividade sob luz visível, a qual foi em parte explicada pelo seu menor gap. Este fotocatalisador apresentou 95 % de remoção do corante índigo carmim em meio aquoso após 150 min. A adição de H2O2 contribuiu significativamente para o aumento da atividade deste fotocatalisador. Este reagente, provavelmente, promoveu a separação das cargas fotogeradas na superfície do fotocatalisador. Um terceiro objetivo deste trabalho foi aplicar a técnica de espectrometria de massas com ionização paper spray para monitorar reações de oxidação em uma superfície de papel, especificamente fotocatálise heterogênea com o TiO2 e reações Fenton/Fenton-like. Os resultados mostraram a superioridade da fotocatálise heterogênea em relação a fotólise para promover a degradação em superfície do corante azul de metileno. As reações de Fenton foram notavelmente mais eficientes que as reações Fenton-like na degradação em superfície do sildenafila. As características químicas particulares do Fe2+ tais como potencial de oxidação, estabilidade iônica e cinética de reação foram, provavelmente, as responsáveis pela maior eficiência do sistema Fenton. 
Abstract: The initial objective of this work was to synthesize composites(TiO2/SiO2-B2O3) with improved photocatalytic properties. For this purpose, some variables such as boron/titanium molar ratio and calcination temperature were evaluated towards the photodegradation of the dye indigo carmine in an aqueous medium. Hence,the degradation tests showed that the best photocatalyst was synthesized with a boron/titanium molar ratio of 1 and using a calcination temperature of 350 °C. This photocatalyst was able to remove 98 % of indigo carmine after 90 min of exposure to fluorescent lamps. The improved properties of this photocatalyst are probably related tothe interfaces (B2O3-TiO2-SiO2) present in its structure. This most efficient photocatalyst was also used for the removal of dacarbazine, cytarabine, tamoxifen and sildenafil in an aqueous medium, an unprecedented investigation. Excepting for cytarabine, all the other drugs were efficiently degraded. The use of ultra-high performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry allowed for theby-products characterization and the proposal of degradation routes.A second objective of this work was to evaluate the efficiency, under visible light, of titanium-niobates photocatalysts, specifically Cu0.5Ti0.5NbO4 and Ni0.5Ti0.5NbO4, previously synthesized in our group. The influence of Cu2+ or Ni2+ as well as the presence of H2O2 on the photocatalytic efficiency of such materials towardsthe degradation of the dye indigo carmine in an aqueous medium were evaluated. The Cu0.5Ti0.5NbO4 photocatalyst showed higher activity under visible light, which was partly explained by its smaller gap. This photocatalyst degraded 95 % of indigo carmine in an aqueous solution after 150 min. The addition of H2O2 contributed significantly toincrease the activity of this photocatalyst. This reactant probably promoted the separation of the photogenerated charges at the photocatalyst surface. A third objective of this work was to apply the paper spray ionization mass spectrometry technique to monitor oxidation reactions taking place at the paper surface, specifically heterogeneous photocatalysis with TiO2 and Fenton/Fenton-like reactions.First, the results showed the superior activity of heterogeneous photocatalysis in comparison to photolysis to promote the on-surface degradation of the dye methylene blue. In sequence, Fenton reactions were remarkably more efficient than Fenton-like reactions in the on-surface degradation of sildenafil. The particular chemicalcharacteristics of Fe2+, such as oxidation potential, ionic stability and reaction kinetics were probably responsible for the higher efficiency of the Fenton system.
Asunto: Química analítica
Fotocatalise
Aguas residuais Purificação Oxidação
Corantes
Cromatografia líquida
Espectrometria de massa
Fármacos
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AW2NAF
Fecha del documento: 12-dic-2017
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