Desenvolvimento de catalisadores de ZnO dopados com metais para degradação fotocatalítica de cafeína
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i14.36395Palavras-chave:
Fotocatálise; ZnO; Degradação; Cafeína.Resumo
Atualmente, os processos convencionais de tratamento de efluentes não conseguem remover certos poluentes, como os contaminantes de preocupação emergente, considerados um problema ambiental. Desta maneira, há uma crescente busca por novas alternativas aos tratamentos de efluentes, a fim de remover estes poluentes, entre eles a cafeína, que está presente em diferentes alimentos, sendo encontrada nas águas para o consumo humano. A fotocatálise heterogênea, um processo avançado de oxidação, mostra-se uma alternativa eficiente para remoção destas substâncias. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver catalisadores de ZnO dopados com metais e estudar o seu desempenho na reação de degradação fotocatalítica da cafeína. A adição de metais no catalisador melhora as suas propriedades, principalmente a sua capacidade de absorção na região do visível. Primeiramente, o catalisador ZnO comercial foi testado na remoção fotocatalítica de cafeína sob radiação UV, sendo determinadas, por meio de um planejamento experimental, as melhores condições experimentais, nas quais foi alcançado 96,88% de degradação da cafeína. Na sequência, o ZnO comercial foi dopado com prata (Ag), níquel (Ni) e cobre (Cu), e estes catalisadores sintetizados foram caracterizados por meios das análises de área superficial específica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia no infravermelho e fluorescência de raios-X. Por fim, o desempenho dos catalisadores sintetizados foi avaliado na reação de degradação fotocatalítica da cafeína, nas melhores condições experimentais sob radiação visível. O catalisador com a adição de 8% de Ag em peso, foi o que obteve o melhor desempenho na remoção fotocatalítica de cafeína, atingindo uma degradação de 87,47%.
Referências
Almeida, L. N. B., Lenzi, G. G., Pietrobelli, J. M. T. A., et al. (2019). Óxido de Zinco (ZnO) e a degradação fotocatalítica cafeína. Ciência, tecnologia e inovação [recurso eletrônico] / Organizadores Franciele Bonatto, Jair de Oliveira, João Dallamuta. – Ponta Grossa (PR): Atena Editora, 26p.
Almeida, L. N. B., Lenzi, G. G., Pietrobelli, J. M. T. A., et al. (2020)., Degradation of Caffeine by Heterogeneous Photocatalysus Using ZnO with Fe and Ag. Brazilian Archives of Biology and Technology, 63, p. e20180614.
Canela, M. C. (2014). Cafeína em águas de abastecimento público no Brasil / Instituto Nacional de Ciências e Tecnologias Analíticas Avançadas. São Carlos: Editora Cubo, 96p.
Dalponte, I., Mathias, A. L., Jorge, R. M. M., et al. (2016). Degradação fotocatalítica de tartrazina com TiO2 imobilizado em esferas de alginato. Química. Nova, 39(10), p. 1165-1169.
Elhalil, A., Elmoubarki, R., Machrouhi, A., et al. (2017). Photocatalytic degradation of caffeine by ZnO-ZnAl2O4 nanoparticles derived from LDH structure. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5(4), p. 3719-3726.
Estrela, C. (2018). Metodologia científica: Ciência, Ensino e Pesquisa. (3ª Edição), Editora: Artes Médicas, Universidade Federal de Goiás (FO/UFG) – Goiás, 738p.
Gayatri, R., Agustina, T. E., Moeksin, R., et al. (2021). Preparation and Characterization of ZnO-Zeolite Nanocomposite for Photocatalytic Degradation by Ultraviolet Light. Journal of Ecological Engineering, 22(2), p. 178–186.
Giraldi, T. R., Swerts, J. P., Vicente, M. A., et al. (2016). Utilização de partículas de ZnO: Mn para a degradação do azul de metileno por processo de fotocatálise. Cerâmica, 62(364), p. 345-350.
Guo, L., Wang, Y., Shang Y., et al. (2022). Preparation of Pd/PdO@ZnO-ZnO nanorods by using metal organic framework templated catalysts for selective detection of triethylamine. Sensors and Actuators B: Chemical, 350(1), p. 130840.
Machado, K. C., Grassi, M. T., Vidal, C., et al. (2016). A preliminar nationwide survey of the presence of emerging contaminants in drinking and source waters in Brazil. Science of the Total Environment 572, p. 138-146.
Machado, T. C., Pizzolato, T. M., Arenzon, A. S., et al. (2015). Photocatalytic degradation of rosuvastatin: Analytical studies and toxicity evaluations. Science of the Total Environment, 502, p. 571–577.
Mai, L. T., Hoai, L. T., & Tuan, V. A. (2018). Effects of reaction parameters on photodegradation of caffeine over hierarchical flower-like ZnO nanostructure. Vietnam Journal of Chemistry, 56(5), p. 647-653.
Nogueira, R. F. P., & Jardim, W. F. (1998). A fotocatálise heterogênea e sua aplicação ambiental. Química Nova, 21(1), p. 69-72.
Prado, T. M., Silva F. L., Carrico A., et al. (2022). Photoelectrocatalytic degradation of caffeine using bismuth vanadate modified with reduced graphene oxide. Materials Research Bulletin, 145, p. 111539.
Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J., & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. (1ª Edição) UAB/NTE/UFSM, Universidade Federal de Santa Maria – RS, 119p.
Raj, R., Tripathi, A., Das, S., & Ghangrekar, M. M. (2021). Removal of caffeine from wastewater using electrochemical advanced oxidation process: A mini review. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 4, p. 100129.
Severino, A. J. (2013). Metodologia do trabalho científico. (3ª Edição), Cortez Editora, São Paulo – SP, 274p.
Silva, S. S., Magalhães, F., & Sansiviero, M. T. C. (2010). Nanocompósitos semicondutores ZnO/TiO2, Testes Fotocatalíticos. Química. Nova, 33(1), p. 85-89.
Silva, W. L., Lansarin, M. A., & Moro, C. C. (2013). Síntese, caracterização e atividade fotocatalítica de catalisadores nanoestruturados de TiO2 dopados com metais. Química. Nova, 36(3), p. 382-386.
Vaiano, V., Jaramillo-Paez, C. A., Matarangolo, M., et al. (2019). UV and visible-light driven photocatalytic removal of caffeine using ZnO modified with different noble metals (Pt, Ag and Au). Material Research Bulletin, 112, p. 251-260.
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