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Tipo de Documento: Tese
Título: Síntese verde de nanopartículas de MnO2 utilizando extrato de folha da acerola e aplicação em fotocatálise para remoção do corante azul de metileno
Autor(es): Silva, Jefferson David Oliveira da
Data do documento: 26-Fev-2025
Orientador: Gimenez, Iara de Fatima
Coorientador: Abud, Ana Karla de Souza
Resumo: Efluentes líquidos contendo corantes orgânicos são poluentes que apresentam alto risco ambiental. A fotocatálise é reportada como um método efetivo para a degradação destes contaminantes. Neste trabalho, foi realizada a síntese verde de nanopartículas de MnO2 utilizando extrato aquoso de folhas de acerola, investigando o efeito do pH e da concentração do extrato vegetal nas propriedades do material e avaliada a sua eficiência na remoção do corante azul de metileno. A dopagem das nanopartículas com praseodímio também foi estudada. A caracterização estrutural, composicional e morfológica foi investigada por diversas técnicas. Os experimentos de descoloração foram realizados sob radiação luminosa UV. Os resultados mostraram que para 30 g.L-1 de extrato, um aumento no pH diminuiu o diâmetro de partícula enquanto com 60 g.L-1 um efeito oposto foi observado. A fase cristalina foi identificada como α-MnO2, com estrutura mesoporosa. A dopagem com 1% de Pr3+ aumentou a razão Mn3+/Mn4+, promovendo a geração de defeitos superficiais que induziram mudanças morfológicas e levaram ao crescimento de nanoagulhas na estrutura, aumentando a área disponível (180,8 m2.g-1). Estes fatores melhoraram a separação de cargas fotogeradas, diminuindo a lacuna de banda e otimizando a atividade fotocatalítica das nanopartículas, que removeram cerca de 85,3% do corante (50 mg.L-1) após 60 min de contato, apresentando assim um desempenho superior ao verificado para as amostras sem dopante. O MnO2 produzido à verde demonstra possuir um excelente potencial de aplicação tecnológica na remediação de poluentes orgânicos como corantes, em solução aquosa.
Abstract: Liquid effluents containing organic dyes are pollutants that pose a high environmental risk. Photocatalysis has been reported as an effective method for the degradation of these contaminants. In this work, green synthesis of MnO2 nanoparticles was carried out using an aqueous extract of acerola leaves. The effect of pH and plant extract concentration on the material properties was investigated, and its efficiency in removing methylene blue dye was evaluated. The doping of nanoparticles with praseodymium was also studied. Structural, compositional, and morphological characterizations were conducted using various techniques. The discoloration experiments were performed under UV light radiation. The results showed that for 30 g·L-1 of extract, an increase in pH decreased the particle diameter, while with 60 g.L -1, the opposite effect was observed. The crystalline phase was identified as α-MnO2 with a mesoporous structure. Doping with 1% Pr3+ increased the Mn3+/Mn4+ ratio, promoting the generation of surface defects that induced morphological changes, leading to the growth of nanoneedles in the structure and increasing the available surface area (180.8 m2 .g-1). These factors improved the separation of photogenerated charges, reduced the bandgap, and optimized the photocatalytic activity of the nanoparticles, which removed about 85.3% of the dye (50 mg.L-1) after 60 minutes of contact, showing superior performance compared to undoped samples. The green-synthesized MnO2 demonstrates excellent potential for technological applications in the remediation of organic pollutants, such as dyes, in aqueous solutions.
Palavras-chave: Nanomateriais
Síntese verde
Dióxido de manganês
Fotocatálise
Dopagem
Nanomaterials
Green synthesis
Manganese dioxide
Photocatalysis
Doping
área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Agência de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: SILVA, Jefferson David Oliveira da. Síntese verde de nanopartículas de MnO2 utilizando extrato de folha da acerola e aplicação em fotocatálise para remoção do corante azul de metileno. 2025. 157 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2025.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/22145
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