Desenvolvimento de semicondutores à base de Nióbio para ativação fotoassistida de Peroximonossulfato para fotodegradação do Ácido Cafeico

dc.contributor.advisor1Nogueira, Francisco Guilherme Esteves
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8117497993539795
dc.contributor.advisor1orcidhttp://lattes.cnpq.br/8117497993539795
dc.contributor.authorBolson, Matheus
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/8117497993539795
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-6268-0342
dc.date.accessioned2025-08-01T19:16:29Z
dc.date.issued2025-07-04
dc.description.abstractThe presence of phenolic compounds in agro-industrial effluents poses a significant environmental challenge due to their low biodegradability, phytotoxicity, and contribution to the chemical oxygen demand (COD). Caffeic acid, one of the main representatives of this class, was employed in this study as a model compound for the evaluation of remediation processes. In this context, Advanced Oxidation Processes (AOPs), particularly heterogeneous photocatalysis, have emerged as promising alternatives. Accordingly, this work aimed to develop and characterize Nb₂O₅-based semiconductors synthesized via the peroxo-oxidant method (OPM) and subjected to different calcination temperatures (200 °C and 400 °C), targeting their application in the photodegradation of caffeic acid through photoassisted activation of peroxymonosulfate (PMS) under visible light irradiation. The materials were characterized using X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS), Raman Spectroscopy, Thermogravimetric and Differential Scanning Calorimetry Analyses (TG/DSC), Electron Paramagnetic Resonance (EPR), and specific surface area measurements (SBET), highlighting the impact of thermal treatment on the structural, morphological, and optical properties of the materials. Photocatalytic tests revealed that the sample calcined at 200 °C exhibited superior performance, achieving over 90% degradation of caffeic acid within 5 minutes, along with good stability and reusability. Furthermore, the generation of reactive oxygen species (ROS), particularly hydroxyl radicals (•OH), was confirmed by EPR, emphasizing the role of PMS activation in the process efficiency. Overall, the results underscore the potential of Nb₂O₅ as a sustainable photocatalyst, offering advantages such as chemical stability, the absence of noble metals, and reusability, thereby contributing to the development of wastewater treatment technologies aligned with the principles of green chemistry and the use of abundant resources in Brazil.eng
dc.description.resumoApresença de compostos fenólicos em efluentes agroindustriais representa um desafio ambiental relevante devido à sua baixa biodegradabilidade, fitotoxicidade e contribuição para a demanda química de oxigênio (DQO). O ácido cafeico, um dos principais representantes dessa classe, foi utilizado neste estudo como composto modelo para a avaliação de processos de remediação. Neste contexto, os Processos Oxidativos Avançados (POAs), com destaque para a fotocatálise heterogênea, surgem como alternativas promissoras. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e a caracterização de semicondutores à base de Nb2O5, obtidos pelo método peroxo-oxidante (OPM) com diferentes temperaturas de calcinação (200 °C e 400 °C), visando a aplicação na fotodegradação do ácido cafeico via ativação fotoassistida do peroximonossulfato (PMS) sob radiação visível. Os materiais foram caracterizados por técnicas como Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) Espectroscopia de Reflectância Difusa (DRS), Espectroscopia Raman, Análises Termogravimétrica e de Calorimetria Diferencial d Varredura (TG/DSC), Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) e análise de área superficial específica (SBET), evidenciando o impacto do tratamento térmico nas propriedades estruturais, morfológicas e ópticas dos materiais. Nos ensaios fotocatalíticos, a amostra calcinada a 200 °C apresentou melhor desempenho, com mais de 90% de degradação do ácido cafeico em 5 minutos, além de boa estabilidade e capacidade de reuso. Ademais, a geração de espécies reativas de oxigênio (ROS), principalmente radicais hidroxila (•OH), foi confirmada por RPE, destacando o papel do PMS ativado na eficiência do processo. Logo, os resultados reforçam o potencial do Nb2O5 como fotocatalisador sustentável, com vantagens como estabilidade química, ausência de metais nobres e viabilidade de reutilização, contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias de tratamento de águas contaminadas, alinhadas aos princípios da química verde e ao uso de recursos abundantes no Brasil.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipIdPIBIT
dc.identifier.citationBOLSON, Matheus. Desenvolvimento de semicondutores à base de Nióbio para ativação fotoassistida de Peroximonossulfato para fotodegradação do Ácido Cafeico. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22499.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22499
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Física - EFi
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectNióbiopor
dc.subjectCompostos fenólicospor
dc.subjectProcessos oxidativos avançadospor
dc.subjectAgroindústriapor
dc.subjectÁcido Cafeicopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
dc.titleDesenvolvimento de semicondutores à base de Nióbio para ativação fotoassistida de Peroximonossulfato para fotodegradação do Ácido Cafeicopor
dc.title.alternativeDevelopment of Niobium-based semiconductors for photoassisted activation of Peroxymonosulfate for Caffeic Acid photodegradationeng
dc.typeTCC

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