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1 Resumo Os óxidos mistos V 2 O 5 /SiO 2, V 2 O 5 /TiO 2 e V 2 O 5 /Al 2 O 3 foram sintetizados pelo método sol-gel, bem como seus correspondentes óxidos puros, SiO 2, TiO 2 e Al 2 O 3. Os óxidos mistos foram obtidos em três concentrações nominais de V 2 O 5 : 2,0, 5,0 e 10%. Com a finalidade de se observar a influência do tempo de envelhecimento nas propriedades dos materiais em estudo, obtevese também os óxidos mistos contendo 10% de V 2 O 5 com um tempo mais longo de envelhecimento, 15 dias. Normalmente o tempo de envelhecimento empregado foi de 15 horas. Todas as amostras foram submetidas à calcinação em mufla a C, por 5h, a fim de se comparar suas propriedades com as dos materiais não calcinados. Os óxidos mistos obtidos foram caracterizados por diversas técnicas: XRF, FT-IR, XPS, EPR, análise térmica (TPR), medidas de adsorção de N 2 (área superficial específica (S o ), volume (V p ) e diâmetro (d p ) médios de poros) e também por microscopia eletrônica de varredura com sistema de energia dispersiva de raios- X (MEV/EDS). Os resultados obtidos indicaram que texturalmente os materiais são constituídos de mesoporos, apresentando elevadas áreas superficiais específicas e porosidades. As micrografias obtidas a partir de microscopia eletrônica de varredura e o mapeamento por EDS revelaram que o vanádio encontra-se homogeneamente distribuído nos materiais. Estruturalmente, foi possível identificar por infravermelho, bandas características de estiramento V=O. As análises de XRD associadas à técnica de TPR mostraram que nos materiais

2 V 2 O 5 /TiO 2, especificamente, o vanádio encontra-se altamente disperso. Os resultados de XPS indicaram a presença de íons V 4+ e V 5+ nos materiais, o que foi confirmado pelos espetros de EPR. A determinação da acidez superficial por FT-IR empregandose piridina como molécula sonda, revelou a presença de sítios ácidos de Br nsted e de Lewis na superfície dos materiais, indicando potenciais propriedades catalíticas. Essas propriedades foram investigadas aplicando-se os materiais como catalisadores heterogêneos em processos de descontaminação ambiental. Primeiramente, foram realizados estudos de fotodegradação de corantes têxteis utilizando-se como catalisadores amostras de TiO 2 : TiO 2 -TBOTC e TiO 2 -ISOC. Esses dois materiais foram obtidos pelo método sol-gel a partir de dois precursores alcóxidos diferentes: tetrabutóxido de Ti IV e isopropóxido de Ti IV, respectivamente. O primeiro apresentou uma maior eficiência fotocatalítica possivelmente devido às propriedades estruturais decorrentes do método de preparação utilizado. Posteriormente, foram realizados estudos de redução catalítica seletiva do NO com propano empregando-se como catalisadores os óxidos mistos de vanádia. Observou-se que o sistema V 2 O 5 /TiO 2 apresentou maior eficiência na conversão de NO a N 2, comportamento este, provavelmente associado a uma alta dispersão do vanádio no suporte, se comparado com os demais sistemas estudados. Finalmente, visando futuras aplicações em estudos biocatalíticos, submeteu-se os óxidos mistos à imobilização de duas bactérias: Serratia rubidaea CCT 5732 e Klebsiella marcescens. O óxido misto V 2 O 5 /TiO 2 apresentou-se como o melhor suporte de

3 imobilização para ambas, sendo que uma maior eficiência ocorreu com relação à bactéria Serratia rubidaea CCT 5732.

4 Abstract The sol-gel process was used in this work to synthesize mixed oxides V 2 O 5 /SiO 2, V 2 O 5 /TiO 2, and V 2 O 5 /Al 2 O 3, as well as its corresponding supports oxides. The mixed oxides were obtained in three different proportions of V 2 O 5 : nominally 2,0, 5,0 and 10%. To observe the influence of the time of aging in the properties of these materials mixed oxides contend 10% of V 2 O 5 with a longer time of aging, 15 days were also obtained. All the samples were submitted to the calcination in muffle at 400 o C for 5h, in order to compare its properties with the not calcined materials. The mixed oxides were characterized by various techniques: XRF, FT-IR, XPS, EPR, XRD, thermal analysis (TPR), adsorption de N 2 (specific superficial area (S o ), volume (V p ) and diameter (d p ) of pores) and also for scanning electronic microscopy with system of dispersive energy of rays-x (MEV/EDS). The obtained results indicated that texturally the materials are constituted of mesopores, presenting high specific surface area values and high porositie. The electronic micrographs and the mapping by EDS revealed that the vanadium was found to be distributed homogenized in the materials. Structurally, were observed stretching V=O bands using infrared spectroscopy. The XRD analyse in association to the TPR technique shown that specifically in the V 2 O 5 /TiO 2 materials, the vanadium is highly dispersed. The results XPS indicated the presence of ions V 4+ and V 5+ in the materials, what it was confirmed by EPR spectra. The determination of the superficial acidity through FT-IR, using pyridine as molecule probe, reveal to the presence of Lewis

5 and Br nsted acid sites in the surface of the materials, indicating potential catalytic properties. These properties were investigated applying the heterogeneous materials as catalysts in processes of ambient decontamination. The first photodegradation study of textile dyes was performed using as catalysts TiO 2 samples: TiO 2 -TBOTC and TiO 2 -ISOC. The TiO 2 -TBOTC presented higher photocatalytic efficiency due, possibly, to the structural properties as a result of the used method of preparation. Another study of selective catalytic reduction of the NO with propane was performed using mixed oxides of vanadium as catalysts. It was observed that the V 2 O 5 /TiO 2 system presented greater efficiency in the conversion of NO to N 2, it was associated to a higher dispersion of vanadium in the support, if compared with others studied systems reported in literature. Finally, aiming at future application in biocataytic studies, submitted the mixed oxides to the immobilization of two bacteria: Serratia rubidaea CCT 5732 e Klebsiella marcescens. The mixed oxide V 2 O 5 /TiO 2 presented as the best support of immobilization for both, however the higher efficiency occurred for Serratia rubidaea CCT 5732.

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