SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE FOTOCATALISADOR HÍBRIDO PARA APLICAÇÃO AMBIENTAL
Palavras-chave:
Síntese, caracterizações, meio ambiente, tecnologias ambientaisResumo
O dióxido de titânio (TiO2) tem se destacado como um fotocatalisador promissor na degradação de poluentes orgânicos, especialmente em ambientes aquáticos. Sua estrutura cristalina, comumente em fase anatase, confere propriedades eletrônicas únicas que, quando excitadas pela radiação ultravioleta, geram pares elétron-buraco capazes de iniciar reações redox que levam à mineralização de compostos orgânicos. A obtenção de nanopartículas de materiais semicondutores baseados em TiO2, Nb2O5 e KNbO3, combinadas entre si e com nanopartículas metálicas para obtenção de fotocatalisadores híbridos, aponta para potencializar o funcionamento catalítico do nanomaterial, no que concerne à diminuição a recombinação dos pares elétron/buraco (eBC-/hBV+), além de deslocar a taxa de absorção de energia, permitindo aplicações solares para o material sintetizado. Além disso, a conjugação com outros compostos pode complementar a estrutura de bandas do TiO2, expandindo a resposta espectral para a região visível do espectro eletromagnético. Neste trabalho, o TiO2 conjugado com Nb2O5 foi sintetizado pelo método sol-gel, um método versátil que permite o controle preciso da composição química e da morfologia das nanopartículas. A caracterização dos materiais sintetizados por difratometria de raios X (DRX) confirmou a formação da fase anatase como predominante, mas também houve a presença de pequenos picos de brookita. Os testes de fotodegradação do corante Ponceau 4R demostraram que o híbrido TiO2/Nb2O5 (sendo este dentre os materiais sintetizados o único que não teve a presença da acetona na rota de síntese) apresentou a maior eficiência, atingindo cerca de 97% de degradação em um tempo de 120 minutos. Esse resultado superior pode ser atribuído à sinergia entre as propriedades intrínsecas do TiO2 e do Nb2O5. A conjugação de Nb2O5 na rede cristalina do TiO2 pode aumentar a densidade de estados eletrônicos na superfície das nanopartículas, favorecendo a adsorção de moléculas de água e oxigênio, que são essenciais para a geração de radicais hidroxila (•OH) e radicais superóxidos (O₂⁻•), os principais responsáveis pela oxidação dos poluentes orgânicos.
