Síntese de ferrita de níquel por coprecipitação com deposição simultânea em vidro e desenvolvimento de reator fotocatalítico - Louredo, Gustavo Henrique (2020)
A pesquisa por novas rotas para produção sustentável de combustíveis que diminuam a dependência de combustíveis fósseis, que sejam ambientalmente amigáveis, e rentáveis do ponto de vista econômico tem fomentado estudos em torno de processos fotocatalíticos que viabilizem a produção de hidrogênio em grande escala e de forma segura, com alta taxa de conversão e com menor custo possível. Nesse contexto, este trabalho foi conduzido em torno da temática buscando desenvolver um sistema fotocatalítico de baixo custo e, simultaneamente, compreender o processo de produção e deposição simultânea de ferrita de níquel (NiFe2O4) sobre vidro soda-lima. Para tal, fez-se opção pelo método de coprecipitação com deposição simultânea durante a etapa de secagem e calcinação, a qual se deu a 600 °C. Estabeleceu-se uma matriz de planejamento experimental 2³ composto central para a avaliação da influência de parâmetros de síntese nas características do catalisador. A análise estatística se desenvolveu em torno das variáveis independentes concentração de níquel na solução reativa (1:2 de Ni:Fe), tempo na isoterma de calcinação e taxa de aquecimento, sendo analisada as variáveis-resposta: tamanho de cristalito e microdeformação, obtidos através de análise de DRX, e band gap óptico, das quais apenas a primeira apresentou significância estatística através do teste F, com a concentração e taxa de aquecimento possuindo efeito, respectivamente, positivo e negativo no tamanho de cristalito. Os tamanhos de cristalito foram calculados considerando três equações: Scherrer, HalderWagner-Langford e Williamson-Hall, das quais a segunda apresentou melhor R² (0,9847±0,0166) com tamanhos variando entre 17,40 nm a 28,33 nm, enquanto o band gap óptico variou entre 1,9644 eV e 2,2374 eV. Análises macroscópicas de imagens das placas fotocatalíticas produzidas demonstraram maior homogeneidade e quantidade de material nas produzidas em maiores concentrações (0,4 mol Ni), quando comparadas às demais, enquanto que por microscopia eletrônica de varredura as imagens demonstraram que os cristais aparentemente possuem morfologia esférica e se aglomeram em estruturas quadráticas de certa altura e com superfície plana. O sistema fotoreacional apresentou funcionalidade no processo para produção de hidrogênio, com a necessidade de melhorias no sistema de vedação, extração dos gases e quantificação destes.