Eficiência fotocatalítica de óxidos na degradação do p-nitrofenol quando exposto a diferentes comprimentos de onda do espectro visível

Authors

Keywords:

Fotocatalisadores, P-nitrofenol, Nanopartículas de ouro, Luzes incandescentes, Fotodegradação

Abstract

Este trabalho teve como objetivo testar a eficiência de diferentes maneiras de se degradar a molécula orgânica p-nitrofenol (PNP), que tem um potencial tanto mutagênico quanto cancerígeno. Uma solução eficiente e acessível para efetuar a degradação desta molécula é utilizar recursos naturais, como a luz solar. Para esta investigação, avaliou-se qualitativamente e quantitativamente a eficiência da fotodegradação do PNP na presença de TiO2, SiO2 e TiO2@AuNP, após exposição a 3 diferentes comprimentos de luz que fazem parte da composição da luz solar. Para este fim, foi construída uma curva de calibração, e a fotodegradação foi avaliada por espectroscopia eletrônica. Ao final da metodologia, concluiu-se que o fotocatalisador mais eficiente na degradação do PNP foi o TiO2 quando exposto à luz branca, apresentando 57% de degradação, seguido do AuNP@TiO2 exposto à uma luz verde, degradando 49% de PNP.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Felipe Dabbah, University of Southern California

Felipe Dabbah é estudante calouro na University of Southern California (USC). Pretende cursar engenharia de produção ou engenharia química. Produziu este trabalho enquanto cursava o ensino médio na Escola Beit Yaacov, de São Paulo. Apresentou tal projeto na Feira Brasileira de Jovem Cientistas (FBJC) – 2020, na qual foi agraciado com medalha de 3º lugar na categoria das ciências naturais. E-mail: felipe.dabbah@beityaacov.com.br

Vitor de Moraes Zamarion, Escola Beit Yaacov

Vitor de Moraes Zamarion é líder de Ciências Naturais, coordenador e professor de STEAM, e professor de Sciences e de IB-Chemistry, na Escola Beit Yaacov. Graduado em Química Bacharelado com Atribuições Tecnológicas, pela Universidade Estadual de Londrina. Mestre e Doutor pela Universidade de São Paulo (USP) com período sanduíche na University of Florida. Atuou como professor no Instituto de Química da USP e foi professor visitante na University of British Columbia. Publicou 22 artigos científicos, é autor de 3 patentes e um capítulo de livro. Orientou alunos de mestrado, doutorado e graduação com diferentes projetos científicos. E-mail: vitor.zamarion@beityaacov.com.br

References

WORLD HEALTH ORGANIZATION. Drinking-water. Disponível em: <https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/drinking-water>. Acesso em 8 de março de 2020.

NATIONAL ACADEMIES. Safe Drinking Water Is Essential. Text. Disponível em: <https://www.koshland-science-museum.org/water/new/en/Overview/Why-is-Safe-Water-Essential.html>. Acesso em: 8 mar. 2020.

CONSERVE ENERGY FUTURE. 17 Critical and Grievous Diseases Caused by Water Pollution. Disponível em: <https://www.conserve-energy-future.com/critical-and-grievous-diseases-caused-by-water-pollution.php>. Acesso em: 8 mar. 2020.

WILSEY, Marie. “Can the sun’s energy be used to clean water? " HowStuffWorks Science, HowStuffWorks, 27 Jan. 2020. Disponível em: . Acesso em 8 de março de 2020.

ISMANHOTO, Wagner Aparecido. Análise comparativa da viabilidade econômica da utilização de coletores solar para aquecimento de água. 2005. viii, 94 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agronômicas, 2005. Acesso em 5 de Junho de 2021.

CTC. "Solar water disinfection | Climate Technology Centre & Network | Tue, 11/08/2016. Disponível em: <https://www.ctc-n.org/technologies/solar-water-disinfection>. Acesso em 8 de março de 2020.

MCGUIGAN, K. G. et al. Solar water disinfection (SODIS): A review from bench-top to roof-top. Journal of Hazardous Materials, v. 235–236, p. 29–46, 15 out. 2012. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.07.053

TCHIENO, Francis Merlin Melataguia, and Ignas Kenfack Tonle. “p-Nitrophenol Determination and Remediation: An Overview.” Reviews in Analytical Chemistry, vol. 37, no. 2, June 2018. www.degruyter.com, doi:10.1515/revac-2017-0019.

KHAN, Mohammad Mansoob, et al. “Metal Oxides as Photocatalysts”. Journal of Saudi Chemical Society, vol. 19, no 5, setembro de 2015, p. 462–64. DOI.org (Crossref), doi:10.1016/j.jscs.2015.04.003. Acesso em 9 de Dezembro de 2019.

“Hydrogen Bonding Interactions of P-Nitrophenol.” Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy, vol. 26, no. 2, Feb. 1970, pp. 337–43. doi:10.1016/0584-8539(70)80079-4.

PEARLMAN R.S. (1984). "Water Solubilities of Polynuclear Aromatic and Heteroaromatic Compounds" [On dithionic acid and its salts]. Journal of Physical and Chemical Reference Data.

DONG, Fulu, et al. “4-Nitrophenol Exposure in T24 Human Bladder Cancer Cells Promotes Proliferation, Motilities, and Epithelial-to-Mesenchymal Transition.” Environmental and Molecular Mutagenesis, vol. 61, no. 3, 2020, pp. 316–28. Wiley Online Library, https://doi.org/10.1002/em.22345.

YU, Shaoqing, et al. “Gamma Radiation-Induced Degradation of p-Nitrophenol (PNP) in the Presence of Hydrogen Peroxide (H2O2) in Aqueous Solution”. Journal of Hazardous Materials, vol. 177, no 1, 2010, p. 1061–67. doi:10.1016/j.jhazmat.2010.01.028.

GHIME, Damodhar, and Prabir Ghosh. Advanced Oxidation Processes: A Powerful Treatment Option for the Removal of Recalcitrant Organic Compounds. IntechOpen, 2020. www.intechopen.com, doi:10.5772/intechopen.90192.

BACCARO, Alexandre L. B.; GUTZ*, Ivano G. R. FOTOELETROCATÁLISE EM SEMICONDUTORES: DOS PRINCÍPIOS BÁSICOS ATÉ SUA CONFORMAÇÃO À NANOESCALA. Quimica Nova, v. 41, n. 3, p. 326–339, 2018. Acesso em 4 de Junho de 2021.

KATAOKA, F.P. Estudo da eficiência fotocatalítica em função da morfologia de nanoestruturas de TiO2 sintetizadas pelo método hidrotérmico. 2011, 104f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia dos Materiais)-Faculdade de Ciências, UNESP, Bauru, 2011. Acesso em 9 de Dezembro de 2019.

ASTRUC, Didier. “Introduction: Nanoparticles in Catalysis.” Chemical Reviews, vol. 120, no. 2, 2020, pp. 461–63. ACS Publications, doi:10.1021/acs.chemrev.8b00696.

OKUMURA, Mitsutaka, et al. “A Career in Catalysis: Masatake Haruta.” ACS Catalysis, vol. 5, no. 8, 2015, pp. 4699–707. ACS Publications, doi:10.1021/acscatal.5b01122.

ZHANG, Dongen, et al. “Efficient Photocatalytic Activity with Carbon-Doped SiO2 Nanoparticles”. Nanoscale, vol. 5, no 13, 2013, p. 6167–72. pubs.rsc.org, doi:10.1039/C3NR01314F.

The Skin Cancer Foundation. “UV Radiation”. Disponível em: <https://www.skincancer.org/risk-factors/uv-radiation/>. Acesso em 1 de Fevereiro de 2020.

HUANG, Xiaohua, et al. “Gold Nanoparticles: Optical Properties and Implementations in Cancer Diagnosis and Photothermal Therapy.” Journal of Advanced Research, vol. 1, no. 1, 2010, pp. 13–28. doi:10.1016/j.jare.2010.02.002.

GOGOI, Nibedita, et al. “TiO2 Supported Gold Nanoparticles: An Efficient Photocatalyst for Oxidation of Alcohol to Aldehyde and Ketone in Presence of Visible Light Irradiation.” Chemical Physics Letters, vol. 692, 2018, pp. 224–31. doi:10.1016/j.cplett.2017.12.015.

TURKEVICH, John, et al. “A Study of the Nucleaion and Growth Processes in the Synthesis of Colloidal Gold”. Discussions of the Faraday Society, vol. 11, no 0, 1951, p. 55–75. pubs.rsc.org, doi:10.1039/DF9511100055.

DE FREITAS, Lucas, et al. “An Overview of the Synthesis of Gold Nanoparticles Using Radiation Technologies”. Nanomaterials, vol. 8, no 11, 2018. PubMed Central, doi:10.3390/nano8110939.

POLTE, Jörg, et al. “Mechanism of Gold Nanoparticle Formation in the Classical Citrate Synthesis Method Derived from Coupled In Situ XANES and SAXS Evaluation”. Journal of the American Chemical Society, vol. 132, no 4, 2010, p. 1296–301. ACS Publications, doi:10.1021/ja906506j.

OLIVEIRA, R. de L. Nanocatalisadores de ouro: Preparação, Caracterização e Desempenho Catalítico. USP. 2009. Acesso em 8 Junho de 2021. Acesso em 8 Junho de 2021.

XIA, Hui, et al. “pectrophotometric Determination of P-Nitrophenol under ENP Interference.” Journal of Analytical Methods in Chemistry, 2021, doi:https://doi.org/10.1155/2021/6682722.

JONES, Andrew Z. “The Visible Light Spectrum Contains the Colors We See”. ThoughtCo. Disponível em: <https://www.thoughtco.com/the-visible-light-spectrum-2699036>. Acesso em 10 de Fevereiro de 2020.

WILLETS, Katherine A., e Richard P. Van Duyne. “Localized Surface Plasmon Resonance Spectroscopy and Sensing”. Annual Review of Physical Chemistry, vol. 58, no 1, maio de 2007, p. 267–97. DOI.org (Crossref), doi:10.1146/annurev.physchem.58.032806.104607.

ATTA, Supriya, et al. “TiO2 on Gold Nanostars Enhances Photocatalytic Water Reduction in the Near-Infrared Regime”. Chem, vol. 4, no 9, 2018, p. 2140–53. doi:10.1016/j.chempr.2018.06.004. Acesso em 9 de Dezembro de 2019.

CHAISEEDA, Kittichai, et al. “Gold Nanoparticles Supported on Alumina as a Catalyst for Surface Plasmon-Enhanced Selective Reductions of Nitrobenzene”. ACS Omega, vol. 2, no 10, 2017, p. 7066–70. PubMed Central, doi:10.1021/acsomega.7b01248.

WANG, J. et al. Microstructure and photocatalytic activity of TiO2-SiO2 composite materials. Journal of Physics: Conference Series, v. 1676, p. 012059, nov. 2020.

Published

2021-11-05

How to Cite

DABBAH, F.; ZAMARION, V. DE M. Eficiência fotocatalítica de óxidos na degradação do p-nitrofenol quando exposto a diferentes comprimentos de onda do espectro visível. Scientia Prima, v. 7, p. e42, 5 Nov. 2021.

Issue

Vol. 7 (2021)

Section

Ciências Exatas

Copyright (c) 2021 Felipe Dabbah, Vitor de Moraes Zamarion

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Autores/as que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

    1. Autores/as mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista para fins não comerciais.
    2. Autores/as têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.