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Type: Tese de Doutorado
Title: Materiais híbridos multifuncionais: síntese, caracterização e aplicação na sorção de 17[alfa]-etilenoestradiol, amoxicilina e oxidação de sulfetos
Authors: Tatiana Aparecida Ribeiro dos Santos
First Advisor: Maria Helena de Araujo
First Co-advisor: Ana Paula de Carvalho Teixeira
First Referee: Célia Machado Ronconi
Second Referee: Renata Pereira Lopes Moreira
Third Referee: Guilherme Dias Rodrigues
metadata.dc.contributor.referee4: Guilherme Ferreira de Lima
Abstract: Neste trabalho, materiais híbridos, hidrofobizados com o surfactante brometo de cetiltrimetilamônio (CTA+Br-), foram utilizados para sorção do antibiótico amoxicilina (AMX) e/ou hormônio 17[alfa]-etinilestradiol (EE). Os materiais obtidos foram caracterizados por análise térmica (TG), absorção atômica em chamas, adsorçãodessorção de N2 a 77 K, difração de raios X (DRX), microscopias eletrônicas de varredura e transmissão (MEV e MET), espectroscopia na região do infravermelho (IV), e espectroscopia de vida-média de pósitrons (EVMP). O primeiro material híbrido utilizado foi a MCM-41 (Mobil Composition of Matter number 41) com CTA+Br-(M52CTA+). Ele foi eficiente para sorção tanto de AMX (55 mg g-1) como de EE (15 mg g-1). Baseado no estudo de calores isostérico e dados de espectroscopia de vidamédia de pósitrons s foi possível propor que a remoção desses contaminantes ocorre devido à sorção destes dentro dos tubos de MCM-41 preenchidos pelas micelas de CTA+. As argilas modificadas com CTA+ foram sintetizadas por meio da intercalação de diferentes quantidades de CTA+Br- entre as lamelas da bentonita (BE) e da vermiculita (VE). Os materiais foram testados quanto a capacidade de sorção de EE, e verificou-se que as argilas sem CTA+Br- não são capazes de sorver o hormônio. O material B16CTA+ (bentonita com 16% de CTA+Br-) apresentou maior capacidade de sorção quando comparado aos outros sólidos dessa série. Já as amostras de vermiculita V16CTA+, V18CTA+ e V19CTA+ apresentaram capacidades similares de sorção de EE. Por último, foram sintetizados nanomateriais de carbono dopado com nitrogênio a partir do materialM52CTA+ impregnado com ferro, utilizando acetonitrila como fonte de carbono e nitrogênio pelo processo CVD (Chemical Vapor Deposition) a 600, 650, 700 e 800 °C. Os materiais obtidos mostraram uma razão N/C entre 8,3-10,1% e um teor de carbono entre 14-31%. Resultados de MET, TG, análise elementar, espectroscopia Raman e DRX mostraram que a síntese em temperaturas mais elevadas levou à formação de maiores quantidades de nanoestruturas de carbono e nitrogênio e com estruturas de carbono semelhantes a bambu. Por outro lado, os resultados de XPS mostraram que as estruturas de carbono obtidas a 800 °C têm preferencialmente a presença de espécies de nitrogênio menos reativas (nitrogênio grafítico), enquanto os materiais obtidos a 600 e 650 °C apresentam preferencialmente grupos de nitrogênio mais reativos como piridina. Estes materiais foram utilizados como catalisadores para a oxidação de sulfetos. O tipo de grupo nitrogenado presente na estrutura de carbono influenciou diretamente a atividade dos materiais. Os catalisadores obtidos a temperaturas mais baixas apresentaram a melhor cinética de oxidação de sulfeto, o que foi relacionado à presença de maior teor de grupos nitrogenados mais reativos.  
Abstract: In this work, hybrid materials, hydrophobized with the surfactantcetyltrimethylammonium bromide (CTA+Br-), were used for sorption of the antibiotic amoxicillin (AMX) and/or 17-ethinyl estradiol (EE) hormone. The obtained materials were characterized by thermal analysis (TG), atomic absorption in flames, adsorptiondesorption of N2 at 77 K, X-ray diffraction (XRD), scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), spectroscopy infrared (IV), and positron-life spectroscopy(EVMP). The first hybrid material used was MCM-41 (Mobil Composition of Matter number 41) with CTA+Br- (M52CTA+). It was efficient for sorption of both AMX (55 mg g-1) and EE (15 mg g-1). Based on the study of isosteric heats and positron halflife spectroscopy data it was possible to propose that the removal of these contaminants occurs due to the sorption of these inside the MCM-41 tubes filled by the CTA+ micelles.The CTA+ modified clays were synthesized by the intercalation of different amounts of CTA+Br- between the lamellae of bentonite (BE) and vermiculite (VE). The materials were tested for the sorption capacity of EE, and it was found that clays without CTA+Brare not capable of sipping the hormone. The B16CTA+ material (bentonite with 16% CTA+Br-) presented higher sorption capacity when compared to the other solids of this series. The V16CTA+, V18CTA+ and V19CTA+ vermiculite samples showed similar EE sorption capacities. Finally, nitrogen-doped carbon nanomaterials were synthesized from ironimpregnated M52CTA+ material using acetonitrile as carbon and nitrogen source by CVD(Chemical Vapor Deposition) at 600, 650, 700 and 800 °C. The materials obtained showed an N/C ratio between 8.3-10.1% and a carbon content between 14-31%. Results of MET, TG, elemental analysis, Raman spectroscopy and XRD showed that the synthesis at higher temperatures led to the formation of larger amounts of carbon and nitrogen nanostructures and with carbon structures similar to bamboo. On the other hand, the results of XPS showed that the carbon structures obtained at 800 °C preferentially have the presence of less reactive nitrogen species (graphite nitrogen), while the materials obtained at 600 and 650 °C preferentially have more nitrogen groups reactive acids suchas pyridine. These materials were used as catalysts for the oxidation of sulphides. The type of nitrogen group present in the carbon structure directly influenced the activity of the materials. The catalysts obtained at lower temperatures had the best kinetics of sulphide oxidation, which was related to the presence of higher content of more reactivenitrogen groups.
Subject: Oxidação
Sílica
Catálise
Argila
Química inorgânica
Adsorção
Nanotecnologia
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-B75SXG
Issue Date: 22-Nov-2018
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