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Título: Síntese de NiFe2O4 a partir do níquel reciclado de baterias Ni-MH e suas aplicações multifuncionais como um catalisador em processos foto Fenton e como um pseudocapacitor eletroquímico
Autor(es): Magnago, Luma Barbosa
Orientador: Freitas, Marcos Benedito José Geraldo de
Coorientador: Lelis, Maria de Fátima Fontes
Palavras-chave: Reciclagem
Baterias Ni-MH
Ferritas
Solar Fenton
Data do documento: 16-Mar-2018
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Neste trabalho, o método de co-precipitação foi utilizado para a síntese de ferritas não dopadas (Fe2O3/Fe3O4-R) e dopadas com níquel a partir de reagentes comerciais (NiFe2O4-R) e a partir do níquel reciclado de baterias de níquel hidreto-metálico (Ni-MH) exauridas (NiFe2O4-B). A estrutura e composição das ferritas foi confirmada por difratometria de raios X (DRX), espectroscopia dispersiva de raios X (EDX) e espectrometria com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que as ferritas são formadas por partículas aglomeradas de diferentes tamanhos e formatos e a microscopia eletrônica de transmissão (MET) revelou partículas esféricas de 50 nm, aproximadamente. Ferritas são materiais multifuncionais que podem ser utilizados como catalisadores e pseudocapacitores. A propriedade catalítica das ferritas foi analisada através da descoloração do corante azul de metileno (AM) pelo processo foto Fenton heterogêneo utilizando radiação solar. O planejamento experimental apontou as ferritas na seguinte ordem referente a eficiência de descoloração do corante: NiFe2O4-B = NiFe2O4-R > Fe2O3/Fe3O4-R. Utilizando a NiFe2O4-B, a solução do AM foi descolorida com mais de 90% de eficiência em 90 minutos. A análise por ICP OES da solução final após descoloração com a NiFe2O4-B indicou uma concentração de (0,00057 ± 0,00067) 𝑚𝑔L-1 de íons de níquel e não detectou-se íons de ferro. As concentrações de íons de níquel e de ferro estão abaixo do recomendado pela resolução 430/2011 do CONAMA para o descarte de efluentes. NiFe2O4-B não transfere íons metálicos presentes em sua composição para a solução. Na solução final também foram identificados os ácidos fórmico, acético e propiônico por cromatografia de íons (CI). A propriedade pseudocapacitiva das ferritas foi analisada por voltametria cíclica (VC) e mostrou que a NiFe2O4-B possui maior eficiência de carga (84,3%) quando comparada com as ferritas NiFe2O4-R (65,5%) e Fe2O3/Fe3O4-R (57%) após 1000 ciclos. A ferrita NiFe2O4-B é um eficiente catalisador na degradação do corante AM e ainda pode ser utilizado como um pseudocapacitor eletroquímico.
In this study, a co-precipitation method was used for the synthesis of undoped ferrites (Fe2O3/Fe3O4-R) and nickel-doped ferrites from nickel reagents (NiFe2O4-R) and from nickel recycled from spent nickel–metal hydride (Ni-MH) batteries (NiFe2O4-B). Ferrite structure and composition were confirmed by X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray (EDX) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES). Scanning electron microscopy (SEM) showed agglomerated particles of different sizes and shapes and the transmission electron microscopy (TEM) revealed spherical particles of 50 nm. Ferrites are a multifunctional material that can be used as a catalyst and pseudocapacitor. The catalytic properties of ferrites were analyzed by measuring the decolorization of methylene blue (MB) in a photo-Fenton process under solar radiation. The experimental design ranked ferrites in the following order of MB decolorization efficiency: NiFe2O4-B = NiFe2O4-R > Fe2O3/Fe3O4-R. Using NiFe2O4-B, MB solutions were decolorizedwith more than 90% efficiency in 90 min. ICP-OES analyzes of the solution contained indetected concentrations of (0.00057 ± 0.00067) mg L-1of nickel ions and undetected concentration of ironions. The concentrations of nickel and iron ions arelower than the standard effluent release concentrations indicated CONAMA resolution 430/2011. NiFe2O4-B ferritedoes not transfer metals ions present in its composition to the solution. Analysis of the MB solution by ion chromatography after the NiFe2O4-B-catalyzed decolorization showed the presence of formic, acetic, and propionic acids.Pseudocapacitive properties, analyzed by cyclic voltammetry, showed that NiFe2O4-B have higher charge efficiency (84.3%) when compared with NiFe2O4-R (65.5%) and Fe2O3/Fe3O4-R (57%) after 1000 cycles. Ferrite NiFe2O4-B is an efficient catalyst for MB degradation andas pseudocapacitor
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7348
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