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Title: Estudo da relação sp3/sp2 de ânodos de diamante dopado com boro (BDD) na produção de espécies fortemente oxidantes
Authors: Barreto, Jéssica Pires de Paiva
Keywords: Diamante dopado com boro;Espécies oxidantes;Persulfato;Lactuca Sativa
Issue Date: 20-Jul-2016
Citation: BARRETO, Jéssica Pires de Paiva. Estudo da relação sp3/sp2 de ânodos de diamante dopado com boro (BDD) na produção de espécies fortemente oxidantes. 2016. 100f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: A possibilidade de preparar diamante sintético aumentou o interesse da comunidade científica para aplicação destes materiais, devido as suas características peculiares. Entretanto, a dopagem do diamante sintético com N, P, B e F torna-o semicondutor podendo ser aplicado na eletroquímica. No decorrer das pesquisas ficou estabelecido que o diamante dopado com boro, BDD (sigla em inglês) é um ânodo que não favorece a adsorção química das espécies na sua superfície. Porém, recentemente a influência das características do filme (rugosidade, espessura, teor de boro e impurezas sp2) foi determinada; e estes parâmetros podem afetar a eficácia do ânodo na produção de oxidantes fortes e na degradação de compostos orgânicos. Por estas razões, estudar a influência da razão sp3/sp2 fornece informações sobre a escolha de um ânodo específico de BDD para aplicações eletroquímicas. Este trabalho tem como objetivos comparar ânodos de BDD com diferente razão sp3/sp2 para avaliar o desempenho na produção de persulfato aplicando diferentes densidades de corrente, bem como, abordar à atuação dessa espécie fortemente oxidante na degradação de um composto modelo, Acid Violet 7. Além disso, o desenvolvimento de um estudo toxicológico empregando Lactuca Sativa através da eficiência de descontaminação do efluente sintético mediante persulfato eletroquimicamente gerado. Os resultados claramente demonstram que o eletrodo de BDD, contendo maior teor de grafite e maior propriedade de adsorção na superfície, favorece a produção significativa do oxidante de interesse. O melhor tempo de eletrólise para a produção máxima/ideal da espécie foi de 120 minutos. O tratamento eletroquímico para o Acid Violet 7 usando eletrodos de BDD com diferente razão sp3/sp2 (175 e 329) mostrou que, para ambos os casos, a eliminação da cor e a degradação da matéria orgânica foram atingidas, porém um maior nível de mineralização foi observado com o BDD 329, indicando uma melhor descontaminação do efluente. Após o tratamento eletroquímico, análises toxicológicas comprovaram que o efluente tratado com o BDD 175 permitiu a germinação das sementes de Lactuca Sativa. Porém, o resultado obtido é contrário ao grau de mineralização obtido com o BDD 329. Esse comportamento foi devido à significativa produção de oxidantes e de ácidos alifáticos no final do tratamento eletroquímico com BDD 329, evitando a germinação de Lactuca Sativa.
Abstract: The possibility of preparing synthetic diamond has increased the interest of the scientific community for application of these materials due to their unique characteristics. However, the synthetic diamond films doping with N, P, B and F become the semiconductor for application in electrochemistry. During the research it was established that the boron-doped diamond, BDD is an anode that does not favor the chemical adsorption of the species on its surface. Recently, however, the influence of film characteristics (surface roughness, thickness, and impurities boron content sp2) was determined; and these parameters can affect the effectiveness of the anode in the production of strong oxidants and degradation of organic compounds. For these reasons, study the influence of ratio sp3/sp2 provides information about choosing a specific anode BDD for specific electrochemical applications. Thus, this work has as main objectives to compare anodes BDD with different ratio sp3/sp2 to evaluate performance in the production of persulfate by applying different current densities, as well as addressing the role that strongly oxidizing species during the degradation of a model compound, Acid Violet 7. Furthermore, the development of a toxicology study using Lactuca sativa through the decontamination efficiency of the synthetic effluent using electrochemically generated persulfate was performed. The results clearly show that BDD electrode containing higher graphite content and higher adsorption property on the surface favors the significant production of the oxidant of interest. The best electrolysis time for high production of persulfate was 120 minutes. The electrochemical treatment of the Acid Violet 7 using BDD electrodes with different sp3/sp2 ratio (175 and 329) showed that for both cases, the elimination of color and degradation of organic matter were affected for this parameter. However, a significant mineralization was observed with BDD 329 than that obtained with BDD 175, indicating a better decontamination of effluent. After the electrochemical treatment, the toxicological analyzes showed that the effluent treated with BDD 175 allowed the germination of Lactuca sativa. However, the result is opposite to the degree of mineralization obtained with BDD 329. This behavior was due to the production of significant concentrations of oxidizers and aliphatic acids at the end of electrochemical treatment with BDD 329, preventing seed germination Lactuca sativa.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22255
Appears in Collections:PPGQ - Mestrado em Química

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