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Título: Síntese de ferritas dopadas com cobre a partir da reciclagem de baterias de íon-Li (CuFe2O4-LiBs) e suas aplicações na descoloração do corante azul de metileno pelo processo de foto Fenton heterogêneo e como pseudocapacitor eletroquímico
Autor(es): Rocha, Ana Kelly Simões
Orientador: Freitas, Marcos Benedito José Geraldo de
Coorientador: Lelis, Maria de Fátima Fontes
Palavras-chave: baterias de íon lítio
Foto Fenton heterogêne
Data do documento: 14-Mar-2018
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Neste estudo, foi utilizado um método de co-precipitação para a síntese de Fe2O3/ Fe3O4 e CuFe2O4-A a partir de reagentes comerciais e CuFe2O4-LiB a partir de cobre reciclado do coletor de corrente de uma bateria de íon lítio (LiBs). A difração de raios X identificou a estrutura tetragonal de CuFe2O4-LiB. A microscopia eletrônica de varredura e a microscopia eletrônica de transmissão mostraram aglomerados de partículas esféricas nanométricas. As propriedades fotocatalíticas foram analisadas monitorando a descoloração do azul de metileno (AM) em um processo foto-Fenton heterogêneo na presença de radiação solar. As condições ideais para a descoloração de AM, determinadas usando um planejamento fatorial, foram 10 mg de CuFe2O4, pH 7 e 0,3 mol.L-1 e H2O2. A eficiência da descoloração foi de 96,1% em 45 minutos de reação. A análise da solução de AM após a descoloração mostrou uma redução de 32,3% na demanda química de oxigênio (DQO) após 105 minutos de reação. A cromatografia de íons detectou ácidos fórmicos e acéticos como produtos de degradação de AM e a espectrometria de emissão óptica de plasma indutivamente acoplada mostrou a presença de íons de ferro e cobre na solução tratada (sistema I) em concentrações aceitáveis pela legislação. A CuFe2O4-LiB mostrou ser um catalisador eficiente para a descoloração/degradação de AM por reações de foto-Fenton heterogênea. A voltametria cíclica foi utilizada para a caracterização eletroquímica de eletrodos compostos por CuFe2O4-LiB. Os eletrodos CuFe2O4-LiB mostraram grande reversibilidade, eficiência de carga e uma capacitância específica de 2,4 F.g-1 (10,0 mV.s-1), que são características favoráveis para pseudocapacitores. Este estudo investigou a multifuncionalidade de CuFe2O4-LiB como fotocatalisador para a descoloração e degradação de corante AM sob radiação solar e como pseudocapacitor. Portanto, este estudo é de interesse científico, econômico, ambiental e social.
In this study, a co-precipitation method was used for the synthesis of Fe2O3/Fe3O4and CuFe2O4-A from commercial reagents and CuFe2O4-LiB from recycled copper from the current collector of a lithium-ion battery (LiBs). X-ray diffraction identified the tetragonal structure of CuFe2O4-LiB. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy showed agglomerates of spherical nanometric particles. The photocatalytic properties were analyzed by monitoring methylene blue (MB) discoloration in a heterogeneous photo-Fenton process in the presence of solar radiation. The ideal conditions for MBdiscoloration, determined using a factorial design, were 10 mg CuFe2O4, pH7 and 0.3 molL -1and H2O2. The efficiency of the discoloration was 96.1% in 45 minutes of reaction. Analysis of the MBsolution after discoloration showed a reduction of 32.3% in chemical oxygen demand (COD) after 105 minutes of reaction. Ion chromatography detected formic and acetic acids as MBdegradation products and the inductively coupled plasma optical emission spectrometry showed the presence of iron and copper ions in the treated solution (system I) at concentrations acceptable under the legislation. CuFe2O4-LiB has been shown to be an efficient catalyst for discoloration/degradation of MBby heterogeneous photo-Fenton reactions. Cyclic voltammetry was used for the electrochemical characterization of CuFe2O4-LiB electrodes. CuFe2O4-LiB electrodes showed high reversibility, charge efficiency and a specific capacitance of 2.4 F.g-1(10.0 mV.s-1), which are favorable characteristics for pseudocapacitors. This study investigated the multifunctionality of CuFe2O4-LiB as a photocatalyst for the discoloration and degradation of MBdye under solar radiation and as a pseudocapacitor. Therefore, this study is of scientific, economic, environmental and social interest
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/10781
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