Síntese, caracterização e atividade fotocatalítica de catalisadores nanoestruturados de TiO2 dopados com metais

Titanium dioxide nanostructured catalysts (nanotubes) doped with different metals (silver, gold, copper, palladium and zinc) were synthesized by the hydrothermal method in order to promote an increase in their photocatalytic activity under visible light. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, diffuse reflectance spectroscopy, transmission electron microscopy and specific area and pore volume determination. The materials' photocatalytic activity was evaluated by rhodamine B decomposition in a glass batch reactor. Under UV radiation, only nanotubes doped with palladium were more active than the TiO2 P25, but the samples doped with silver, palladium and gold exhibited better results than the undoped samples under visible light.

Efeito da adição de TIO2 nas propriedades térmicas e na cristalinidade do copolímero de etileno/acetato de vinila

We investigated the effect of adding titanium dioxide nanoparticles (TiO2) to ethylene vinyl acetate (EVA) copolymer, containing 28% vinyl acetate groups, on the crystallinity and miscibility of the copolymer. Films of EVA/TiO2 containing 0.25%-1% TiO2, relative to the total weight of EVA, were prepared from their solution. The obtained films were characterized by X-ray diffraction, low-field nuclear magnetic resonance, and differential scanning calorimetry. The addition of TiO2 to the EVA copolymer was proved to cause changes in the crystallinity and mobility of the polymer chains of EVA, due to new intermolecular interactions and nanostructure organization.

Method for determining the photocatalytic potential of portland cement mortar containing TiO2 for decomposing the pollutant nitrogen monoxide

Photocatalytic materials can minimize atmospheric pollution by decomposing certain organic and inorganic pollutants using sunlight as an energy source. In this paper, the development of a methodology to measure the photocatalytic potential of mortar containing TiO2 nanoparticles is reported. The results indicate that up to 40% of NOx can be degraded by Portland cement mortar containing 30-50% of TiO2, which validates the method developed for evaluating the photocatalytic potential of materials.

A FTIR study of the metal-support interactions and hydrogen spillover on Pd/TiO2 and Ni/TiO2

Nickel and palladium dispersed on titania support were submitted to reductive treatment, under hydrogen, at 200 and 500 ºC. After the reductive thermal treatment the materials were exposed to carbon monoxide (10 Torr) and analyzed in the infrared region. The increasing of the electronic density in the metallic d subshell, produced by the reductive thermal treatment, was monitored by the infrared stretching band shift of carbon monoxide adsorbed and it was interpreted as a consequence of the metal-support interactions. The highest effect was observed for Pd/TiO2 system. From the FTIR spectra was also observed that the hydrogen spillover was stronger on Pd/TiO2 than Ni/TiO2 system.

Hidrogeneoftalato de potássio como molécula modelo para estudos de adsorção sobre TiO2

Este trabalho teve por objetivo utilizar o hidrogenoftalato de potássio como molécula modelo para estudos de adsorção em TiO2. Os resultados de adsorção do hidrogeneoftalato sobre TiO2 se ajustaram aos modelos de adsorção propostos por Langmuir e Freundlich, sendo que o modelo de Freundlich descreveu melhor o fenômeno. A adsorção foi função da temperatura e a capacidade de adsorção aumentou de 2,4 para 4,5 mg.g-1 quando se elevou a temperatura de 20 para 30ºC.

The Li+, Na+ and K+ ion exchange reaction process on the surface of mixed oxide SiO2/TiO2/Sb2O5 surface prepared by the sol-gel processing method

The porous mixed oxide SiO2/TiO2/Sb2O5 obtained by the sol-gel processing method presented a good ion exchange property and a high exchange capacity towards the Li+, Na+ and K+ ions. In the H+/M+ ion exchange process, the H+ / Na+ could be described as presenting an ideal character. The ion exchange equilibria of Li+ and K+ were quantitatively described with the help of the model of fixed tetradentate centers. The results of simulation evidence that for the H+ / Li+ exchange the usual situation takes place: the affinity of the material to the Li+ ions is decreased with increasing the degree of ion exchange. On the contrary, for K+ the effects of positive cooperativity, that facilitate the H+ / K+ exchange, were revealed.

Síntese e caracterização textural do catalisador CeO2/TiO2 obtido via sol-gel: fotocatálise do composto modelo hidrogenoftalato de potássio

Este trabalho descreve um método de modificação do TiO2 obtido pelo processo sol-gel, através da adição de óxido de cério no momento da síntese. O material foi caracterizado por adsorção de N2 a 77K. A adição de CeO2 aumenta a área específica do catalisador em 135% e reduz o diâmetro de poros. A atividade catalítica desses materiais foi verificada frente à reação de foto-decomposição do hidrogenoftalato de potássio e comparada ao TiO2 comercial P25 da Degussa.

Photoelectrocatalytical degradation of basic blue 41 dye using nanoporous semiconductor of Ti/TiO2

O presente trabalho investiga a degradação fotoeletrocatalítica do corante Azul Básico 41 (AB 41) amplamente utilizado na tintura de fibras sintéticas, utilizando um semicondutor Ti/TiO2 como fotoanodo. 100% de degradação foi obtida após 60 min de tratamento de 8,33x10-5 mol L-1 do corante em 0,1 mol L−1 Na2SO4, pH 2 sob densidade de corrente de 0,40 mA cm−2 e irradiação UV. Ainda foi obtido 80% de remoção de carbono orgânico total, cuja oxidação segue uma reação de pseudo-primeira ordem com constante de velocidade inicial de -0,040 mim-1 e uma eficiência de corrente de 51%. Os resultados são superiores á fotocatálise convencional nas mesmas condições sem a polarização do fotoanodo que leva a 65% de mineralização sob constante de velocidade de -0,024 mim-1.

The ceramic artifacts in archaeological black earth (terra preta) from lower Amazon region, Brazil: mineralogy

Several archaeological black earth (ABE) sites occur in the Amazon region. They contain fragments of ceramic artifacts, which are very important for the archaeological purpose. In order to improve the archaeological study in the region we carried out a detailed mineralogical and chemical study of the fragments of ceramic artifacts found in the two ABE sites of Cachoeira-Porteira, in the Lower Amazon Region. Their ceramics comprise the following tempers: cauixi, cariapé, sand, sand +feldspars, crushed ceramic and so on and are composed of quartz, clay equivalent material (mainly burned kaolinite), feldspars, hematite, goethite, maghemite, phosphates, anatase, and minerals of Mn and Ba. Cauixi and cariapé, siliceous organic compounds, were found too. The mineralogical composition and the morphology of their grains indicate a saprolite (clayey material rich on quartz) derived from fine-grained felsic igneous rocks or sedimentary rocks as source material for ceramic artifacts, where silica-rich components such cauixi, cariapé and/or sand (feldspar and rock fragments) were intentionally added to them. The high content of (Al,Fe)-phosphates, amorphous to low crystalline, must be product of the contact between the clayey matrix of pottery wall and the hot aqueous solution formed during the daily cooking of animal foods (main source of phosphor). The phosphate crystallization took place during the discharge of the potteries put together with waste of organic material from animal and vegetal origin, and leaving to the formation of the ABE-soil profile.

Mineralogia e química dos sedimentos de fundo do médio e baixo Madeira e de seus principais tributários: Amazonas - Brasil

O objetivo deste trabalho foi investigar a variação composicional e mineralógica dos sedimentos de fundo transportados pelos grandes rios da Amazônia, com nascentes nos Andes provenientes de rochas cratônicas. O estudo foi realizado com base em análises granulométricas, mineralógicas e químicas, incluindo isótopos de Pb, no rio Madeira e seus tributários. O conjunto de dados mostra que os sedimentos de fundo do rio Madeira são granulométrica, mineralógica e quimicamente distintos de seus principais tributários. Os sedimentos do rio Madeira são mais arenosos; têm maior quantidade de quartzo; menor conteúdo de Al2O3, Fe2O3, K2O, MgO, Na2O, PF, TiO2, P2O5, MnO e elementos-traço; e a maturidade aumenta de montante para jusante. Dentre os sedimentos dos tributários, os rios Machado e secundariamente o rio Marmelos são os que mais se aproximam da composição dos sedimentos do rio Madeira, enquanto que o Jamari com sedimentos com maior proporção de TiO2, Zr, Y, Nb, Ga, Hf, U, Ta e ETR, é o mais distinto. Apesar do ambiente de intenso intemperismo e erosão, em condições tropicais úmidas, a que estão submetidas as rochas drenadas pela bacia do rio Madeira, os valores das razões Th/Co, Th/Pb, Th/Yb, Al/Pb, Zr/Co e a composição isotópica de Pb indicam fontes distintas para os sedimentos de fundo estudados. Os sedimentos do rio Madeira são provenientes, principalmente, de rochas máficas, enquanto que os sedimentos de seus tributários têm como fonte essencialmente rochas félsicas.

A crosta laterítica ferro-titanífera da Vila Nova Colina e a lateritização no sul de Roraima

RESUMOCrostas lateríticas desenvolvidas sobre as rochas do embasamento do Escudo das Guianas (p.e. granitos da Suíte Intrusiva Água Branca) são reconhecidas na região de Vila Nova Colina, localizada ao sul do estado de Roraima. Os objetivos deste trabalho foram estudar as características minerais e geoquímicas dessas crostas lateríticas e avaliar a relação entre elas e as rochas da região, a fim de entender a evolução da lateritização e fornecer informações sobre seu potencial econômico. Este estudo compreende dados de petrografia, mineralogia e litogeoquímica de granitos, quartzo-hornblenda gabro e crostas lateríticas formadas a partir dessas rochas. Os granitos e o quartzo-hornblenda gabro desenvolveram, respectivamente, um tipo específico de crosta laterítica: (i) vermiforme ferruginosa com elevados teores de caulinita, goethita, hematita, magnetita e anatásio e maior concentração de Al2O3, Sc, Th, e Zr e, (ii) maciça ferro-titanífera com altos teores de magnetita, hematita, maghemita, goethita, caulinita, anatásio, gibbsita e ilmenita e de Fe2O3, TiO2, V e Cu. Cada tipo de crosta indica o efeito da lateritização na porção sul de Roraima e sua posição topográfica. O posicionamento topográfico mais elevado da crosta maciça (220 m) e sua composição mineralógica e geoquímica, indicam sua maturidade (isto é, precisou de mais tempo para ser formada) e, portanto relicto de uma fase erosiva na região, provavelmente associada a subsidência da bacia do Tacutu no Mioceno. Enquanto a crosta vermiforme em uma posição mais rebaixada (140 m) sem gibbsita, sugere que ela é mais jovem que a maciça e representa a lateritização imatura do Plio-Pleistoceno.

Highlands of the upper Jequitinhonha valley, Brazil: I - characterization and classification

In the upper Jequitinhonha valley, state of Minas Gerais, Brazi, there are large plane areas known as "chapadas", which are separated by areas dissected by tributaries of the Jequitinhonha and Araçuaí rivers. These dissected areas have a surface drainage system with tree, shrub, and grass vegetation, more commonly known as "veredas", i.e., palm swamps. The main purpose of this study was to characterize soil physical, chemical and morphological properties of a representative toposequence in the watershed of the Vereda Lagoa do Leandro, a swamp near Minas Novas, MG, on "chapadas", the highlands of the Alto Jequitinhonha region Different soil types are observed in the landscape: at the top - Typic Haplustox (LVA), in the middle slope - Xanthic Haplustox (LA), at the footslope - Xanthic Haplustox, gray color, here called "Gray Haplustox" ("LAC") and, at the bottom of the palm swamp - Typic Albaquult (GXbd). These soils were first morphologically described; samples of disturbed and undisturbed soils were collected from all horizons and subhorizons, to evaluate their essential physical and chemical properties, by means of standard determination of Fe, Al, Mn, Ti and Si oxides after sulfuric extraction. The contents of Fe, Al and Mn, extracted with dithionite-citrate-bicarbonate and oxalate treatments, were also determined. In the well-drained soils of the slope positions, the typical morphological, physical and chemical properties of Oxisols were found. The GXbd sample, from the bottom of the palm swamp, is grayish and has high texture gradient (B/A) and massive structure. The reduction of the proportion of crystalline iron compounds and the low crystallinity along the slope confirmed the loss of iron during pedogenesis, which is reflected in the current soil color. The Si and Al contents were lowest in the "LAC" soil. There was a decrease of the Fe2O3/TiO2 ratio downhill, indicating progressive drainage restriction along the toposequence. The genesis and all physical and chemical properties of the soils at the footslope and the bottom of the palm swamp of the "chapadas" of the Alto Jequitinhonha region are strongly influenced by the occurrence of ground water on the surface or near the surface all year long, at present and/or in the past. Total concentrations of iron oxides, Fe d and Fe o in soils of the toposequence studied are related to the past and/or present soil colors and drainage conditions.

Highlands of the upper Jequitinhonha valley, Brazil: II - mineralogy, micromorphology, and landscape evolution¹

Palm swanp formations, the so-called veredas, typically occur in the Brazilian biome known as "Cerrado" (savanna-like vegetation), especially on flattened areas or tablelands (chapadas). The aim of this study was to characterize the mineralogy and micromorphology of soil materials from a representative toposequence of the watershed of the vereda Lagoa do Leandro, located in Minas Novas, state of Minas Gerais, Brazil, on plains in the region of the upper Jequitinhonha valley, emphasizing essential aspects of their genesis and landscape evolution. The toposequence is underlain by rocks of the Macaúbas group and covered with detrital and metamorphic rocks (schists of Proterozoic diamictites). The soil profiles were first pedologically described; samples of the disturbed and undisturbed soils were collected from all horizons for further micromorphological and mineralogical analyses. The mineralogical analysis was mainly based on powder X ray diffractometry (XRD) and micromorphological descriptions of thin sections under a petrographic microscope. The soils from the bottom to the top of this toposequence were classified as: Typic Albaquult (GXbd), Xanthic Haplustox, gray color, here called "Gray Haplustox" ("LAC"), Xanthic Haplustox (LA) and Typic Haplustox (LVA). The clay mineralogy of all soils was found to be dominated by kaolinite. In soil of LA and LVA, the occurrence of goethite, gibbsite, and anatase was evidenced; "LAC" also contained anatase and the GXbd, illite, anatase, and traces of vermiculite. The micromorphological analyses of the LVA, LA and "LAC" soils showed the prevalence of a microaggregate-like or granular microstructure, and aggregate porosity has a stacked/packed structure, which is typical of Oxisols. A massive structure was observed in GXbd material, with the presence of illuviation cutans of clay minerals and iron compounds. Paleogleissolos, which are strongly weathered, due to the action of the excavating fauna , and resulted in the present "LAC". The GXbd at the base of the vereda preserved the physical, mineralogical and micromorphological properties that are typical of a pedogenesis with a strong influence of long dry periods.

Pedogênese e classificação de latossolos desenvolvidos de itabiritos no Quadrilátero Ferrífero, MG

Localizado na porção centro-oeste do Estado de Minas Gerais, o Quadrilátero Ferrífero abrange uma área de aproximadamente 7.000 km². Desde o século XVII, a região é conhecida como uma província aurífera e ferrífera, sendo por essa razão uma das regiões mais bem estudadas do Brasil no contexto geológico. A região é de topografia muito acidentada, onde predominam solos pouco evoluídos pedogeneticamente, com destaque para Cambissolos Háplicos, Neossolos Litólicos e Neossolos Regolíticos. Em menor proporção e em rampas de colúvio (relevo suave ondulado), ocorrem Latossolos Vermelhos muito ricos em Fe, anteriormente denominados Latossolos Ferríferos. Neste trabalho, foram realizados estudos para caracterizar física, química e mineralogicamente amostras de nove perfis de Latossolos Vermelhos férricos e perférricos, desenvolvidos de itabirito e rochas afins no Quadrilátero Ferrífero, com os objetivos de melhor entender sua gênese e avaliar critérios taxonômicos que permitam sua diferenciação no SiBCS, em níveis categóricos mais baixos. Os elevados valores de densidade de partículas são peculiares nesses solos e, ao lado da estrutura forte, muito pequena e granular, são fatores que contribuem para subestimar os teores de argila e superestimar os de silte, resultando em relação silte/argila maior do que aquela proposta pelo SiBCS para os Latossolos. A variação dos teores de SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, MnO, P2O5 e de alguns elementos-traço aponta para a diversidade na composição química do itabirito ou, ainda, provável mistura com rochas filíticas da região. Os valores das relações Fe2O3/TiO2 (não molecular) e TiO2/Fe2O3 (molecular) revelaram-se diferentes daqueles sugeridos na literatura para separação de Latossolos Vermelhos desenvolvidos de itabirito daqueles de rochas máficas. As frações areia, silte e argila apresentaram grande variação na atração magnética, com as duas primeiras frações evidenciando maior magnetização, em razão da presença de magnetita. Os valores de substituição isomórfica de Fe por Al variaram 0,07 a 0,11 e 0,09 a 0,38 mol mol-1 nas estruturas da hematita e magnetita, respectivamente.

Relações solo-superfície geomórfica e evolução da paisagem em uma área do Planalto Central Brasileiro

Com base em levantamento pedológico de reconhecimento de alta intensidade, foram investigadas relações pedogeomorfológicas em uma área do Planalto Central Brasileiro, com vistas à predição de atributos e distribuição dos solos em áreas vizinhas carentes de mapas pedológicos. Três superfícies geomórficas, com distintos padrões de espacialização de solos, foram identificadas. Na mais elevada, a distribuição dos solos é estreitamente relacionada à variação do regime hídrico ao longo das encostas. Ocorrem Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA), Latossolo Amarelo (LA), Latossolo Amarelo plíntico, Latossolo Amarelo petroplíntico (concrecionário) e Plintossolo Háplico, todos muito argilosos, com teores de Fe2O3 e TiO2 relativamente homogêneos e índices Ki e Kr indicativos de mineralogia oxídica. Na segunda superfície, os solos apresentam maior variação quanto à textura e teores de Fe e Ti. Predominam LV e LV acriférrico, além de LVA e LA. Nos limites com as chapadas, observa-se a ocorrência de LVA e LA acriférricos endopetroplínticos. Na terceira superfície, que disseca as anteriores, predominam solos menos intemperizados, com atributos muito variáveis, como Cambissolo Háplico, Argissolos Vermelho e Vermelho-Amarelo, Nitossolo Vermelho eutroférrico, Neossolo Litólico e Neossolo Flúvico. O trabalho inclui a proposição de um modelo de evolução para a paisagem regional.