Heteroestruturas magnéticas de NiFe2O4 e TiO2 para descontaminação fotocatalítica de arsênio em meio aquoso

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Borges, Giulia Caroline de Cristo
• Orientador(a): Brackmann, Rodrigo
• Banca de defesa: Souza, Eder Carlos Ferreira de , Lenzi, Giane Gonçalves , Angelo, Liliam Cristina , Zorel Junior, Henrique Emilio , Brackmann, Rodrigo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Pato Branco
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Catálise heterogênea; Catalisadores; Dióxido de titânio; Análise térmica; Heterogeneous catalyses; Catalysts; Titanium dioxide; Thermal analysis
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24391

As ações antropogênicas vêm aumentando a concentração de poluentes nos corpos hídricos, tais como o Arsênio (As) com potencial tóxico e carcinogênico,trazendo consigo a necessidade de desenvolvimento de novas formas de tratamento para os corpos poluídos. O As pode ser liberado no ambiente por meio de resíduos industriais , de mineração e pelo uso de pesticidas.Uma alternativa que vem se mostrando eficaz para o tratamento de água e efluentes são os Processos Oxidativos Avançados (POA’s), dentre os quais se destaca a fotocatálise heterogênea,que se baseian o processo de ativação de um fotocatalisador por radiação,gerando radicais hidroxila com elevado poder oxidante, podendo remover, do meio aquoso, diversos compostos orgânicos e inorgânicos. O dióxido de titânio (TiO2)é o fotocatalisador mais empregado em função de suas características intrínsecas, no entanto esse semicondutor apresenta limitações de uso devido ao fato de ser ativado somente por radiação ultravioleta (elevada energia de band gap) e pela dificuldade de sua separação do meio reacional após os testes fotocatalíticos. Buscando-se contornar essas limitações,pode-se associar o TiO2com outros semicondutores que diminuam a energia de band gap do fotocatalisador e que facilitem a sua remoção do meio reacional após as reações. Uma classe de compostos magnéticos que contemplam essas características são as ferritas. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi sintetizar fotocatalisadores contendo um núcleo de ferrita de níquel (NiFe2O4) e uma casca de TiO2, formando as estruturas core shellNiFe2O4@TiO2para emprego na descontaminação de As (III) em meio aquoso. Os fotocatalisadores foram preparados por duas metodologias (método dos precursores poliméricos e coprecipitação de 8-hidroxiquinolinatos) e calcinados em três temperaturas (500, 700 e 900 °C). As amostras sintetizadas apresentaram diferentes fases cristalinas: NiFe2O4, α-Fe2O3, NiO e as formas alotrópicas do TiO2(anatase e rutilo). A amostra preparada por coprecipitação e calcinada a 900 °C ainda apresentou a fase Fe2TiO5.As amostras obtidas por ambas as metodologias de síntese apresentaram partículas formadas por aglomerados de grânulos em que o recobrimento da NiFe2O4por TiO2nãofoi totalmente homogêneo. Algumas regiões das amostras apresentaram partículas deNiFe2O4e TiO2segregadas.Os valores de band gap estimados para todas as amostras foram inferiores aos reportados para o TiO2na literatura, o que evidencia que a associação do TiO2com as nanopartículas de NiFe2O4é uma estratégia interessante para a diminuição do valor de band gap do TiO2e consequentemente para a ampliação do espectro de absorção de energia pelo semicondutor. A amostra sintetizada pelo método dos precursores poliméricos e calcinada a 700 °C foi a que apresentou melhor desempenho na oxidação fotocatalítica de As (III) em meio aquoso, resultando na oxidação de 97,5%da espécie após 80 min de reação sob radiação visível, o que pode ser associado com o melhor recobrimento das partículas de NiFe2O4 pelo TiO2, maior teor de ferrita de níquel em relação aos óxidos simples de α-Fe2O3e NiO, presença de ambos os polimorfos do TiO2(anatase e rutilo) em teores consideráveis e menor valor de energia de band gap.