Caracterização e avaliação da atividade fotocatalítica de catalisadores baseados no TiO2, sintetizados mediante hidrólise em uma mistura de solventes

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Machado, Werick Alves
• Orientador(a): Machado, Antonio Eduardo da Hora
• Banca de defesa: Godinho Júnior, Mário , Oliveira, Carlos Alberto de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Química
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Química; Hidrogênio; Dióxido de titânio; Fotocatálise; Síntese sol-gel; Cosolvente; Caracterização; Atividade fotocatalítica; Produção de hidrogênio; Sol-gel synthesis; Co-solvent; Titanium dioxide; Characterization; Photocatalytic activity; Hydrogen production
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17590; http://doi.org/10.14393/ufu.di.2016.413

O presente estudo envolveu a síntese de fotocatalisadores baseados no dióxido de titânio (TiO2), utilizando acetona para controlar a hidrólise do precursor de titânio empregado (tetraisopropóxido de titânio). Os fotocatalisadores foram sintetizados pelo método sol-gel, utilizando diferentes misturas de água/acetona (25%, 50%, 75% v/v de acetona) na hidrólise do precursor de titânio. Com a finalidade de investigar as mudanças estruturais, morfológicas e eletrônicas provocadas pelo uso da mistura água/acetona, foram empregadas diferentes técnicas de caracterização, incluindo difração de raios-X(DRX), espectroscopia RAMAN, espectroscopia por reflectância difusa no UV-Vis e medidas de área superficial específica (BET). As análises de raios-X junto à espectroscopia RAMAN revelaram óxidos altamente cristalinos com a coexistência das fases anatase, como fase principal, e broquita como fase secundária. Além disso, os difratogramas refinados pelo método Rietveld demonstraram que a presença de acetona durante a síntese interferiu na composição das fases cristalinas, aumentando a proporção da fase broquita entre 13 e 22%. A energia de band gap dos óxidos sintetizados praticamente não sofreu alteração em função das condições de síntese. Conforme apresentado pelas isotermas, os fotocatalisadores sintetizados são materiais mesoporosos com diâmetro médio de poros de 7 nm e aproximadamente 20% de porosidade. A área superficial dos óxidos provenientes da hidrólise feita com acetona aumentou em cerca de 12% em relação ao óxido padrão. Depois de caracterizados, o potencial fotocatalítico dos óxidos foi avaliado através da fotodegradação dos azocorantes Ponceau 4R (P4R), Tartrazina (TTZ) e Reactive Red 120 (RR120), e também através da produção fotocatalítica de hidrogênio. Com o fotocatalisador mais eficiente alcançou-se respectivamente 83%, 79% e 56% de mineralização dos corantes P4R, RR120 e TTZ em 120 minutos de reação. Já a descoloração foi de 100% para o P4R e RR120 e de 94% para a TTZ. O mesmo óxido carregado com 0,5% de Platina (Pt) e suspenso a uma mistura água/metanol 5:1 v/v, produziu aproximadamente 56 mmol de hidrogênio gasoso em cinco horas de experimento, correspondendo a uma taxa específica de produção de hidrogênio de 139,5 mmol h-1 g-1.