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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6431
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Síntese do compósito vanadato de cério (CeVO4) e nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) para degradação de poluentes por meio da fotocatálise |
Título(s) alternativo(s): | Synthesis of cerium vanadate (CeVO4) and graphitic carbon nitride (g-C3N4) for the elimination of pollutants by photocatalysis |
Autor: | PINHEIRO, Pedro Lucas Mota ![]() |
Primeiro orientador: | PINATTI, Ivo Mateus |
Primeiro membro da banca: | PINATTI, Ivo Mateus |
Segundo membro da banca: | BEZERRA, Cícero Wellington Brito |
Terceiro membro da banca: | OLIVEIRA, Marcelo Moizinho |
Resumo: | Os elementos de terras raras (TR), formados pelos lantanídeos, escândio e ítrio, apresentam propriedades físico-químicas notáveis, como magnetismo, fosforescência e atividade catalítica. São amplamente usados em tecnologias modernas e, mais recentemente, têm ganhado destaque na fotocatálise ambiental, aplicada na degradação de poluentes e ação antibacteriana. Entre os compostos estudados, os ortovanadatos de terras raras (TRVO4) se destacam por sua estabilidade, propriedades redox e potencial como catalisadores sob luz UV e visível. Diante desse panorama, o presente estudo teve como objetivo a síntese de compósitos de vanadato de cério (CeVO4) com nitreto de carbono grafítico (g-C3N4), utilizando o método hidrotermal assistido por micro-ondas. A pesquisa concentrou-se na análise da influência de diferentes proporções de CeVO4/g-C3N4 em efluentes sintéticos, bem como na investigação de suas propriedades estruturais e potenciais aplicações, com ênfase no desenvolvimento de materiais de morfologia controlada e ambientalmente sustentáveis. Para a caracterização dos materiais, foram empregadas as técnicas de Difração de Raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), que possibilitaram a análise vibracional das ligações químicas presentes nos compostos. A análise morfológica foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). A espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-Vis) foi utilizada para determinar a capacidade de absorção de luz dos materiais, enquanto os testes fotocatalíticos permitiram avaliar a eficiência na degradação dos corantes Rodamina B (RhB) e azul de metileno (AM), sob irradiação de luz visível. Os resultados mostraram que a amostra pura de 50 mg de CeVO4 sintetizada em pH 4 e o g-C3N4 apresentaram maior eficiência na degradação da RhB, atingindo 48%, enquanto a amostra sintetizada em pH 9 foi mais eficiente na degradação do AM, alcançando 49,61%. As amostras heteroestruturadas de CeVO4/g-C3N4, sintetizadas em pH 4, demonstraram desempenho superior em relação às amostras puras, com a amostra contendo 50 mg de catalisador alcançando taxas de degradação de 50,50% para RhB com CeVO4 pH 4/g-C3N4 e 100 mg de catalisador alcançando taxas de degradação de 75,90% para AM com CeVO4 pH 9/g-C3N4. Os testes com sequestradores revelaram que os radicais hidroxila (•OH) são as principais espécies oxidantes responsáveis pela degradação da RhB e do AM, evidenciado pela expressiva redução da eficiência na presença de álcool terc-butílico. Os testes de reuso demonstraram a alta estabilidade e eficiência do catalisador ao longo de três ciclos, mantendo desempenho consistente |
Abstract: | Rare earth elements (RE), consisting of the lanthanides, scandium, and yttrium, exhibit remarkable physicochemical properties such as magnetism, phosphorescence, and catalytic activity. They are widely applied in modern technologies and have more recently gained prominence in environmental photocatalysis, particularly for pollutant degradation and antibacterial action. Among the studied compounds, rare earth orthovanadates (REVO₄) stand out for their stability, redox properties, and potential as catalysts under UV and visible light. In this context, the present study aimed to synthesize cerium vanadate (CeVO₄) composites with graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) using a microwave-assisted hydrothermal method. The research focused on analyzing the influence of different CeVO₄/g-C₃N₄ ratios in synthetic effluents, as well as investigating their structural properties and potential applications, with emphasis on developing controlled morphology and environmentally sustainable materials. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), which enabled vibrational analysis of the chemical bonds present in the compounds. Morphological analysis was performed using scanning electron microscopy (SEM). Ultraviolet–visible spectroscopy (UV–Vis) was employed to determine the light absorption capacity of the materials, while photocatalytic tests evaluated their efficiency in degrading Rhodamine B (RhB) and methylene blue (MB) dyes under visible light irradiation. The results showed that pure CeVO₄ synthesized at pH 4 (50 mg) and g-C₃N₄ exhibited higher efficiency in RhB degradation, reaching 48%, whereas CeVO₄ synthesized at pH 9 was more efficient in MB degradation, achieving 49.61%. The CeVO₄/g-C₃N₄ heterostructures synthesized at pH 4 demonstrated superior performance compared to pure samples, with the catalyst containing 50 mg achieving 50.50% degradation for RhB (CeVO₄ pH 4/g-C₃N₄) and the 100 mg catalyst reaching 75.90% degradation for MB (CeVO₄ pH 9/g-C₃N₄). Scavenger tests revealed that hydroxyl radicals (•OH) are the main oxidative species responsible for the degradation of RhB and MB, as evidenced by the significant efficiency reduction in the presence of tert-butyl alcohol. Reusability tests demonstrated high stability and efficiency of the catalyst over three cycles, maintaining consistent performance. |
Palavras-chave: | semicondutores; materiais heteroestruturados; poluentes emergentes; fotocatálise; semiconductors; heterostructured materials; emerging pollutants; photocatalysis |
Área(s) do CNPq: | Química |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA/CCET |
Citação: | PINHEIRO, Pedro Lucas Mota. Síntese do compósito vanadato de cério (CeVO4) e nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) para degradação de poluentes por meio da fotocatálise. 2025. 81 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2025. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6431 |
Data de defesa: | 10-Jul-2025 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUIMICA |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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Pedro_Lucas_Pinheiro.pdf | Dissertação de Mestrado | 3,4 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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