Dissertação
Síntese de nano-híbrido magnético à base de grafeno e ferrita de cobalto como catalisador heterogêneo na degradação de bisfenol A por eletro-Fenton
Synthesis of magnetic nanohybrid based on graphen and cobalt ferrite as a heterogeneous catalyst of bisphenol A degradation by electro-Fenton
Registro en:
SANTOS, Clécia Andrade dos. Síntese de nano-híbrido magnético à base de grafeno e ferrita de cobalto como catalisador heterogêneo na degradação de bisfenol A por eletro-Fenton. 2021. 111 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2021.
Autor
Santos, Clécia Andrade dos
Institución
Resumen
A simple, efficient, environmentally friendly, and inexpensive synthesis route was
developed to obtain a magnetic nano-hybrid (GH) based on graphene and cobalt
ferrite, with excellent potential for adaptation to the industrial scale. Water with a
high content of natural organic matter (MON) was used as a natural solvent and
as a carbon source. The composition of the material was confirmed by FTIR and
RAMAN spectroscopy, which evidenced the formation of graphene, as also
corroborated by XRD analyses. The diffractograms and TEM images showed the
formation of a hybrid nanomaterial composed of graphene and cobalt ferrite, with
crystallite and particle sizes of 0.8 and 4.0 nm, respectively. The heterogeneous
electro-Fenton process (EF-GH) achieved 100% degradation of bisphenol A
(BPA) in 50 min, with 80% mineralization in 7 h, at pH 7, using a current density
of 33.3 mA cm-2
. Electrochemical oxidation with hydrogen peroxide
electrogeneration (EO-H2O2) achieved a lower percentage 71% degradation and
58% mineralization in the same times. GC-MS analysis identified the main
degradation intermediates, including 4,4'-(1-hydroxypropane-2,2-diyl) diphenol
and (3)-5-(4-hydroxyphenyl)-5-methyl-4-(2-oxoethyl)hex-3-enoic acid. The high
catalytic performance was achieved at neutral pH, enabling substantial reduction
of the costs of treatment processes. In this way, the results obtained showed that
the magnetic graphene hybrid was obtained via the exfoliation route. The material
showed an excellent performance in heterogeneous catalysis for degradation of
persistent organic contaminant by electro-Fenton. Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE Foi desenvolvida uma rota de síntese simples, eficiente, ambientalmente correta
e de baixo custo para obtenção de nano híbrido magnético à base de grafeno e
ferrita de cobalto (HG) com excelente possibilidade de adaptação para escala
industrial, onde a água com alto teor de matéria orgânica natural (MON) foi
utilizada como solvente natural e como fonte de carbono. A composição do
material foi investigada por FTIR e análise RAMAN, que evidenciaram a
formação do grafeno, corroborado também as análises de DRX. Ademais, os
difratogramas e imagens de MET certificaram a formação de um nanomaterial
híbrido composto por grafeno e ferrita de cobalto, apresentando tamanho de
cristalito e partícula de 0,8 e 4,0 nm, respectivamente. A degradação de bisfenol
A (BPA) pelo processo eletro-Fenton heterogêneo (EF-HG) alcançou taxas de
degradação de 100% em 50 min e mineralização de 80% em 7 h, em pH 7,
empregando densidade de corrente de 33,3 mA cm-2
; enquanto a oxidação
eletroquímica com eletrogeração do peróxido de hidrogênio (OE-H2O2) alcançou
uma porcentagem inferior de degradação de 71% e mineralização de 58% para
os mesmos tempos. Foram identificados por GC-MS os principais intermediários
de degradação como 4,4'-(1-hidroxipropano-2,2-dil)difenol e ácido(3)-5-(4-
hidroxifenil)-5-metil-4-(2-oxoetil)hex-3-enóico. O alto desempenho catalítico foi
alcançado em pH neutro, muito vantajoso para redução dos custos do processo
final de tratamento. Deste modo, os resultados obtidos mostraram que o híbrido
de grafeno magnético foi obtido via rota de esfoliação. O material apresentou um
excelente desempenho na catálise heterogênea para degradação do
contaminante orgânico persistente por eletro-Fenton. São Cristóvão