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.

Propriedades estruturais e eletrônicas de nanofilmes de TiO2 anatase: cálculos B3LYP-D* em sistemas periódicos bidimensionais

Structural and electronic properties of titanium dioxide (TiO2) thin films, in anatase phase, were investigated using periodic 2D calculations at density functional theory (DFT) level with B3LYP hybrid functional. The Grimme dispersion correction (DFT/B3LYP-D*) was included to better reproduce structural features. The electronic properties were discussed based on the band gap energy, and proved dependent on surface termination. Surface energies ranged from 0.80 to 2.07 J/m², with the stability orders: (101) > (100) > (112) > (110) ~ (103) > (001) >> (111), and crystal shape by Wulff construction in accordance with experimental data.

INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO TÉRMICO NO NANOCOMPÓSITO FOTOCATALISADOR ZnO/TiO2

ZnO/TiO2 nanocomposites were prepared by impregnating zinc acetate dihydrate on the surface of titanium dioxide P25, followed by thermal treatment at 350, 600, 750, and 900 °C, in order to investigate the TiO2 phase and titanate formation and the role of the latter in the photocatalytic activity of the nanocomposite. In the nanocomposites, the anatase-to-rutile transition is favored due to the presence of Zn2+, and the conversion is nearly complete at 750 °C. The presence of zinc metatitanate in the sample heated at 600 °C had no significant effect on the nanocomposite photocatalytic activity.

UTILIZAÇÃO DO COMPÓSITO NANOESTRUTURADO SIO2/TIO2NA FOTODEGRADAÇÃO DE CORANTES TÊXTEIS COM LUZ SOLAR NATURAL

SiO2/TiO2 nanostructured composites with three different ratios of Si:Ti were prepared using the sol-gel method. These materials were characterized using energy dispersive X-ray fluorescence, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, high-resolution transmission electron microscopy, photoluminescence, Raman with Fourier transform infrared spectroscopy, and the specific surface area. The band gaps of materials were determined by diffuse reflectance spectra, and the values of 3.20 ± 0.01, 2.92 ± 0.02, and 2.85 ± 0.01 eV were obtained as a result of the proportional increases in the amount of Ti within the composite. The materials exhibit only the anatase (TiO2) crystalline phase and have crystalline domains ranging from 4 to 5 nm. The photodegradation process of methylene blue, royal blue GRL, and golden yellow GL dyes were studied with respect to their contact times, pH variations within the solution, and the variations in the dye concentration of the solution in response to only sunlight. The maximum amount of time for the mineralization of dyes was 90 min. The kinetics of the process follows an apparently first order model, in which the obtained rate constant values were 5.72 × 10-2 min-1 for methylene blue, 6.44 × 10-2min-1 for royal blue GRL, and 1.07 × 10-1min-1 for golden yellow.

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.

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.

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.

A fotocatálise heterogênea e sua aplicação ambiental

This article gives some basic principles of heterogeneous photocatalysis using titanium dioxide as photocatalyst and the state of art of its applications to the abatement of aqueous and atmospheric pollutants.