Minérios estratégicos brasileiros em um estudo catalítico: ozonização fotocatalítica do corante rodamina B utilizando um nanocompósito de SiO2/LiNbO3
Palavras-chave:
Síntese verde, niobato de lítio, fotodegradação, resíduos agroindustriais.Resumo
O presente trabalho investiga a aplicação de minérios estratégicos brasileiros na degradação do corante rodamina B
(RhB) por ozonização fotocatalítica, utilizando um nanocatalisador SiO₂/LiNbO₃ sintetizado com extrato vegetal e casca de arroz.
A caracterização do material indicou estrutura mesoporoso, banda de lacuna reduzida e área superficial adequada para catálise.
Os ensaios fotocatalíticos foram otimizados por planejamento experimental e com análise SHAP para ver a significância das
variáveis, revelando que a melhor condição de remoção (98,18%) ocorreu com 10 mg·L⁻¹ de RhB e 0,2 g·L⁻¹ de catalisador. O
modelo de Langmuir-Hinshelwood descreveu bem a cinética de degradação com um R2 de 0,996 e uma velocidade reacional
máxima de 0,085 min-1. Ensaios com capturadores revelaram a participação ativa de espécies reativas de oxigênio e lacunas. O
compósito apresentou desempenho superior aos componentes isolados, demonstrando o potencial de aproveitamento sustentável
de recursos nacionais em tecnologias ambientais avançadas.
Referências
1. Priya, P. S.; Nandhini, P. P.; Vaishnavi, S.; Pavithra, V.; Almutairi, M. H.; Almutairi, B. O.; et al. Rhodamine B, an organic environmental pollutant induces reproductive toxicity in parental and teratogenicity in F1 generation in vivo. Comp. Biochem. Physiol. C Toxicol. Pharmacol. 2024, 280, 109898–109910.
2. Yang, J.; Han, Y.; Sun, Z.; Zhao, X.; Chen, F.; Wu, T.; et al. PEG/Sodium Tripolyphosphate-Modified Chitosan/Activated Carbon Membrane for Rhodamine B Removal. ACS Omega 2021, 6(24), 15885–15891.
3. Liang, L.; Cheng, L.; Zhang, Y.; Wang, Q.; Wu, Q.; Xue, Y.; et al. Efficiency and mechanisms of rhodamine B degradation in Fenton-like systems based on zero-valent iron. RSC Adv. 2020, 10(48), 28509–28515.
4. Satyam, S.; Patra, S. The Evolving Landscape of Advanced Oxidation Processes in Wastewater Treatment: Challenges and Recent Innovations. Processes 2025, 13(4), 987–1015.
5. Wang, H.; Li, X.; Zhao, X.; Li, C.; Song, X.; Zhang, P.; et al. A review on heterogeneous photocatalysis for environmental remediation: From semiconductors to modification strategies. Chinese J. Catal. 2022, 43(2), 178–214.
6. Guerra-Rodríguez, S.; Rodríguez, E.; Rodríguez-Chueca, J. Pilot-scale regeneration of wastewater through intensified sulfate radical-based advanced oxidation processes (PMS/UV-A, PMS/H2O2/UV-A, and PMS/O3): Inactivation of bacteria and mechanistic considerations. Chem. Eng. J. 2023, 469, 143859–143869.
7. Peregrino, F. A Finep e a neoindustrialização: uma contribuição à V CNCTI, Ed.; Expressão Popular, 2024; Vol. 1, 1-216.
8. Oviedo, L. R.; Muraro, P. C. L.; Pavoski, G.; Espinosa, D. C. R.; Ruiz, Y. P. M.; Galembeck, A.; et al. Synthesis and characterization of nanozeolite from (agro)industrial waste for application in heterogeneous photocatalysis. Environ. Sci. Pollut. Res. 2022, 29(3), 3794–3807.
9. Jiang, H.; Zhang, W.; Xu, Y.; Chen, L.; Cao, J.; Jiang, W. An advance on nutritional profile, phytochemical profile, nutraceutical properties, and potential industrial applications of lemon peels: A comprehensive review. Trends Food Sci. Technol. 2022, 124, 219–236.
10. Tian, X.; Qi, Q.; Hou, B.; Qian, Y. Hydrothermal synthesis and upconversion luminescence of cubic-shaped LiNbO3:Yb3+/Er3+ nanocrystals. Inorg. Chem. Commun. 2023, 157, 111389–111397.
11. Morales–Saavedra, O. G.; Chavira, E. Synthesis–dependent structural and optoelectronic properties of semicrystalline LiNbO:SiO hybrid silicates. Opt. Mater. 2023, 142, 113930–113954.
12. Brum, L. F. W.; Da Silva, M. D. C. R.; Dos Santos, C.; Pavoski, G.; Espinosa, D. C. R.; Da Silva, W. L. Green synthesis of niobium (V) oxide nanoparticles using pecan nutshell (Carya illinoinensis) and evaluation of its antioxidant activity. Catal. Today 2025, 445, 115106–115109.
13. Samoila, P.; Cojocaru, C.; Mahu, E.; Ignat, M.; Harabagiu, V. Boosting catalytic wet-peroxide-oxidation performances of cobalt ferrite by doping with lanthanides for organic pollutants degradation. J. Environ. Chem. Eng. 2021, 9(1), 104961–104971.
14. Schossler, R. T.; Ojo, S.; Jiang, Z.; Hu, J.; Yu, X. A novel interpretable machine learning model approach for the prediction of TiO2 photocatalytic degradation of air contaminants. Sci. Rep. 2024, 14(1), 13070–13084.
15. Cho, Y.-S.; Nguyen, H. H.; Nguyen, T. T. H. Modeling of slurry-type photocatalytic reactors containing core-shell particles for predicting transient behaviours based on Langmuir-Hinshelwood kinetics. Catal. Today 2023, 411–412, 113909.
16. Girish, Y. R.; Udayabhanu; Byrappa, N. M.; Alnaggar, G.; Hezam, A.; Nagaraju, G.; et al. Rapid and facile synthesis of Z-scheme ZnO/g-C3N4 heterostructure as efficient visible light-driven photocatalysts for dye degradation and hydrogen evolution reaction. J. Hazard Mater. Adv. 2023, 9, 100230–100239.
17. Emrie, D. B. Sol–Gel Synthesis of Nanostructured Mesoporous Silica Powder and Thin Films. Journal of Nanomaterials 2024, 2024, 1–16.
18. Nyankson, E.; Efavi, J. K.; Agyei-Tuffour, B.; Manu, G. Synthesis of TiO2 –Ag3 PO4 photocatalyst material with high adsorption capacity and photocatalytic activity: application in the removal of dyes and pesticides. RSC Adv. 2021, 11(28), 17032–17045.
19. El Messaoudi, N.; El Khomri, M.; Ablouh, E.-H.; Bouich, A.; Lacherai, A.; Jada, A.; et al. Biosynthesis of SiO2 nanoparticles using extract of Nerium oleander leaves for the removal of tetracycline antibiotic. Chemosphere 2022, 287, 132453–132462.
20. Kashif, I.; Soliman, A. A.; Sakr, E. M.; Ratep, A. XRD and FTIR studies the effect of heat treatment and doping the transition metal oxide on LiNbO3 and LiNb3O8 nano-crystallite phases in lithium borate glass system. Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 2013, 113, 15–21.
21. Kwon, Y.; Lee, J.; Noh, Y.; Kim, D.; Lee, Y.; Yu, C.; et al. Formation and degradation of strongly reducing cyanoarene-based radical anions towards efficient radical anion-mediated photoredox catalysis. Nat. Commun. 2023, 14(1), 92–107.