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- Preparação e caracterização de ânodos de Ti-Pt-SnO2-Sb2Ox e sua aplicação na degradação de compostos farmacêuticosPublication . Santos, Dália Sofia Chasqueira dos; Ciríaco, Maria de Lurdes FrancoEste trabalho tem como principal objectivo preparar e caracterizar ânodos de Ti/Pt/SnO2-Sb2Ox e estudar a sua aplicação na degradação de compostos orgânicos persistentes, bem como comparar estes resultados com os resultados obtidos com o ânodo comercial de BDD. Foram preparados dois ânodos, Ti/Pt/SnO2-Sb2Ox (4) e Ti/Pt/SnO2-Sb2Ox (16). Na preparação destes, o substrato (titânio) foi platinizado de modo a optimizar o tempo de vida útil, após este passo foram feitas electrodeposições de estanho e antimónio, alternadamente, e por fim, uma etapa de calcinação, para formação dos respectivos óxidos. A preparação destes ânodos é muito semelhante com excepção do número de camadas depositadas alternadamente de cada metal, que num eléctrodo é de 4 e noutro de 16. Foi efectuada a caracterização estrutural, morfológica, química e electroquímica do eléctrodo, recorrendo a várias técnicas, como difracção de raios X, microscopia electrónica de varrimento, espectroscopia de dispersão de energias e voltametria cíclica. Numa segunda fase, realizou-se o estudo da aplicabilidade destes eléctrodos, como ânodos, na electrodegradação de fármacos comuns, como o Naproxeno, Diclofenac, Ibuprofeno, Ácido Clofíbrico e Amoxicilina, usando-se soluções aquosas do fármaco 100 ppm e tendo como electrólito suporte o Na2SO4 5 g L-1. Este estudo foi efectuado a três densidades de corrente diferentes 10, 20 e 30 mA cm-2. Todos os ensaios de electrodegradação foram monitorizados através de determinações da Carência Química de Oxigénio e do Carbono Orgânico Total e por Espectrofotometria de UltraVioleta/Vísivel. Em relação aos materiais de eléctrodo, na maioria das situações, o ânodo Ti/Pt/SnO2-Sb2Ox(4) é o que apresenta melhores resultados entre os dois ânodos de óxidos, além de que a energia consumida na preparação do ânodo Ti/Pt/SnO2-Sb2Ox(16) é significativamente superior à do eléctrodo Ti/Pt/SnO2-Sb2Ox(4). Tendo em conta os três materiais de eléctrodo, o ânodo de BDD comercial é o que apresenta melhores remoções de CQO, TOC e Abs, mas é o material mais dispendioso. Os ânodos de Ti/Pt/SnO2-Sb2Ox são muito mais económicos sendo por isso fundamental estudar formas de melhorar a sua eficiência na degradação de poluentes. Relativamente a resultados obtidos em trabalhos anteriores, com ânodos de SnO2-Sb2Ox é importante dizer que a platinização prévia do substrato antes da electrodeposição dos metais aumentou bastante o tempo de vida dos eléctrodos.
- Preparation, characterization and environmental applications of SnO2-Sb2Ox filmsPublication . Santos, Dália Sofia Chasqueira dos; Lopes, Ana Maria Carreira; Ciríaco, Maria de Lurdes FrancoO sucesso do tratamento eletroquímico de águas residuais depende de um grande número de fatores; em particular, da natureza do material do elétrodo, que influencia fortemente a eficiência do processo. Os materiais de elétrodo são claramente um dos parâmetros mais importantes na otimização dos processos eletroquímicos. A opção por um determinado material de elétrodo é feita em função da sua zona útil de potencial na solução a utilizar. Esta zona de potenciais está limitada por diversos fatores, como a estabilidade estrutural, mecânica, química e eletroquímica do material de elétrodo, a formação na sua superfície de uma camada de uma substância isoladora (passivação), a decomposição do eletrólito suporte, etc. A durabilidade do elétrodo nas condições de trabalho, assim como o seu custo, são igualmente parâmetros a ter em conta. O material de elétrodo ideal para a degradação de poluentes orgânicos deve exibir alta atividade para a oxidação e baixa atividade perante as reações secundárias (por exemplo, evolução de oxigénio). Este trabalho consistiu na preparação de filmes de SnO2-SbOx que sejam estrutural, química, mecânica e electroquimicamente estáveis; estes materiais devem ainda ter tempos de vida útil prolongados, de modo a que possam vir a ser utilizados exaustivamente na degradação de contaminantes, reduzindo assim o seu custo. Ao longo deste trabalho, foram preparados diferentes filmes de óxidos mistos de estanho e antimónio. Um dos métodos utilizado foi a eletrodeposição em camadas alternadas de estanho e antimónio sobre um substrato. Foram testadas deposições diretas sobre o substrato de titânio ou sobre uma camada intermédia de platina ou de cobre. Estas deposições intermédias têm como objetivo otimizar o tempo de vida útil do filme de óxidos. De seguida, e com o objetivo de obter filmes mais finos e uniformes, testou-se a eletrodeposição simultânea de Sn e Sb, tendo utilizado substratos idênticos: Ti; Ti/Pt; Ti/Cu. Deste modo, foram preparadas vários materiais de elétrodos com base em filmes de óxidos de estanho e antimónio, usando os dois métodos de eletrodeposição diferentes e com diferentes camadas intermédias. Para todos os materiais preparados foi realizada a caracterização estrutural, morfológica e eletroquímica do elétrodo, recorrendo-se a várias técnicas, como difração de raios X, microscopia eletrónica de varrimento e voltametria cíclica. Com estes filmes de óxidos, após a caracterização usual, foi efetuado um estudo sobre a reação de evolução de oxigénio, tendo-se determinado a energia de ativação aparente da oxidação da água em cada um dos diferentes materiais. Conclui-se ainda que o fator de rugosidade influencia profundamente a reação de evolução de oxigénio, pois o material com fator de rugosidade superior apresenta menor energia de ativação aparente para a evolução do oxigénio. Os materiais preparados sobre substratos contendo uma camada intermédia de cobre mostraram ter apetência para a evolução do oxigénio, não podendo contudo ser usados na degradação de poluentes orgânicos, pois este processo requer potenciais mais elevados, onde se dá a oxidação do cobre e a desativação do elétrodo. O elétrodo Ti/Pt/SnO2-Sb que apresentava boas características para ser utilizado em eletro-oxidação, foi utilizado na degradação de soluções de 100 mg L-1 de diclofenac, tendo-se obtido remoções de carga poluente de cerca de 50% ao fim de 6 h de ensaio. Para além disso, o material manteve-se e com resultados reprodutíveis ao fim de 200 h de ensaios. O material que ao longo de todos os estudos já descritos mostrou apresentar uma maior estabilidade mecânica, química e eletroquímica, o Ti/Pt/SnO2-Sb2O4, foi usado na degradação de lixiviados de aterros sanitários, que são efluentes com cargas orgânicas e inorgânicas muito elevadas. Este material foi ainda usado em amostras de efluentes simulados contendo ácido húmico e sais inorgânicos. Embora os resultados obtidos para este material em termos de remoção de carga orgânica sejam, em geral, ligeiramente inferiores aos obtidos com outros materiais de ânodo, como o diamante dopado com boro (BDD) e o Ti/Pt/PbO2, os elétrodos de Ti/Pt/SnO2-Sb2O4 provaram ser uma excelente alternativa àqueles dois materiais. Em particular, para a remoção de azoto total verifica-se que o ânodo Ti/Pt/SnO2-Sb2O4 é mais eficiente do que o ânodo de BDD.