Desenvolvimentos de catalisadores de espinélios de cobalto-ferro para oxidação da água

dc.contributor.advisor1Souza, Aparecido Ribeiro de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7884708272070266
dc.contributor.referee1Souza, Aparecido Ribeiro de
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7884708272070266
dc.contributor.referee2Alonso, Christian Gonçalves
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7285754665946583
dc.contributor.referee3Martins, Felipe Terra
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0466799995060671
dc.contributor.referee4Gil, Eric de Souza
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3218622824233303
dc.contributor.referee5Oliveira, Sérgio Botelho de
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/3447406257464639
dc.creatorMagalhães, River Souza
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9373366227131160
dc.date.accessioned2026-02-03T19:39:06Z
dc.date.available2026-02-03T19:39:06Z
dc.date.issued2021-02-05
dc.description.abstractNature efficiently converts solar energy into chemical energy through photosynthesis. Photosynthesis presents a viable solution to the global energy crisis, as it utilizes highly efficient catalysts for this conversion. In this way, it is possible to synthesize catalysts that perform the same function as those in photosynthesis for the oxidative splitting of water. In this work, four cobalt ferrite-based catalysts were synthesized by the modified chemical coprecipitation method and characterized by the following techniques: atomic absorption spectroscopy (AAS) , X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), infrared spectroscopy (IR), thermogravimetric analysis (TG/DTA), and electrochemical analysis. Analyses regarding the SBET surface area and particle porosity were related using the Langmuir isotherm. The samples exhibited a surface area ranging from 21 to 148 m2 g -1 and pore sizes varying from 2.6 to 22 nm. The diffractograms of the samples were indexed as the ferrite (CoFe2O4 and FeCo2O4). The sample with the highest cobalt content showed (511) and (440) peaks corresponding to the Co3O4 oxide. The crystallite size ranged from 9 to 55 nm for all synthesized samples. The IR data showed characteristic bands of FeCo2O4 ferrites in the range of 500 to 900 cm-1 . The band at 650 cm-1 was attributed to the vibrations of the tetrahedral sites, corresponding to the MO bonds (M = Co2+), and the band at 518 cm-1 was attributed to the vibrations of the octahedral sites, corresponding to the MO bonds (M = Fe3+ or Co3+). The cobalt and iron ferrites, with diferente Fe3+ and Co2 ion ratios, were catalytically tested for water oxidation. The results obtained through chemical assays and with the Clark-type electrode showed that the ferrite with a molar ratio of [Co] / [Fe] = 2.0 has the highest turnover number (TOF = 346) and turnover frequency (TOF = 7.4 s-1 ). This material was heated at different temperatures to study its structural morphology. It was observed that the heating made the materials more crystalline and less active for water oxidation.eng
dc.description.resumoA natureza converte a energia solar em energia química de forma eficiente através da fotossíntese. Essa apresenta uma solução viável para a crise energética mundial, pois utiliza catalisadores altamente eficientes para essa conversão. Dessa forma, é possível sintetizar catalisadores que desempenhem a mesma função da fotossíntese para divisão oxidativa da água. Neste trabalho, quatro catalisadores à base de ferritas de cobalto foram sintetizados pelo método de coprecipitação química modificado e caracterizados pelas seguintes técnicas: espectroscopia de absorção atômica (AAS), técnicas de difração de raios-X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS), espectroscopia de infravermelho (IV), análise termogravimétrica (TG/DTA) e análise de eletroquímica. As análises referentes área superficial (SBET) e à porosidade das partículas foram relacionados pela isoterma de Langmuir. As amostras apresentaram área superficial de 21 a 148 m2 /g e tamanho de poros variando de 2,6 a 22 nm. Os difratogramas das amostras foram indexados como sendo a ferrita (CoFe2O4 e FeCo2O4). A amostra com maior teor de cobalto apresentou picos (511) e (440) referente ao óxido Co3O4. O tamanho dos cristalitos variaram de 9 a 55 nm para todas as amostras sintetizadas. Os dados de IV mostraram bandas características das ferritas FeCo2O4 na faixa de 500 a 900 cm-1 . A banda em 650 cm-1 foi atribuída às vibrações dos sítios tetraédricos, que correspondem às ligações M-O (M = Co2+), e a banda em 518 cm-1 foi atribuída às vibrações dos sítios octaédricos, correspondentes às ligações M-O (M = Fe3+ ou Co3+ ). As ferritas de cobalto e ferro, em diferentes proporções de íons Fe3+ e Co2+, foram testadas cataliticamente para oxidação da água. Os resultados obtidos através de ensaios químicos e com o eletrodo do tipo Clark mostraram que a ferrita com razão molar [Co]/[Fe] = 2,0 é a que possui o maior número de turnover (TON= 346) e a frequência de turnover (TOF=7,4 s-1 ). Este material foi aquecido em diferentes temperaturas para estudo da morfologia estrutural. Foi observado que o aquecimento tornou os materiais mais cristalinos e menos ativos para oxidação da água.
dc.identifier.citationMAGALHÃES, R. S. Desenvolvimentos de catalisadores de espinélios de cobalto-ferro para oxidação da água. 2025. 101 f. Tese (Doutorado em Química) – Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2021.
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/15081
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Química (IQ)
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectEspinéliopor
dc.subjectFerritapor
dc.subjectEletrólise da ágauapor
dc.subjectCatalisador da oxidacão da água (WOC)por
dc.subjectCentro de evolução de oxigênio (OER)por
dc.subjectSpineleng
dc.subjectFerriteeng
dc.subjectWater splittingeng
dc.subjectWater oxidation catalysis (WOC)eng
dc.subjectOxygen evolution reaction (OER)eng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.titleDesenvolvimentos de catalisadores de espinélios de cobalto-ferro para oxidação da água
dc.title.alternativeDevelopments of Cobalt-Iron Spinel Catalysts for Water Oxidationeng
dc.typeTese

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