Desenvolvimento e avaliação de oxo clusters de titânio modificados com cério para degradação de poluentes orgânicos

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Amaral, Marcelo Victor Cunha do
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Química
• Palavras-chave em Português: Titânio; Óxido de cério; Energia solar; Fotocatálise; Oxo clusters; Titanium; Cerium; Solar energy; Photocatalysis; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FOTO-QUIMICA INORGANICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23542

Os Oxo Clusters de Titânio (TOCs) são compostos moleculares polinucleares, análogos estruturais do TiO2. Além de um variado leque de aplicações, eles podem servir de arcabouços para redes metalorgânicas (MOFs), simular estruturas de TiO2 convencionais, ou até mesmo serem utilizados em aplicações diretas. Esses materiais podem agir como semicondutores convencionais em que, caso fornecida energia na faixa que seja correspondente ao Band Gap do material, há a formação de espécies foto excitadas que compõem o chamado par elétron-buraco (e-; h+), promovendo a existência de sítios redox que permitem que esses materiais sejam utilizados para mediar processos oxidativos avançados. Nesse contexto, é possível que esses materiais sejam aplicados na decomposição de poluentes orgânicos persistentes e tóxicos para a vida marinha visando a descontaminação de corpos d’água poluídos. Frente a isto, foram sintetizados quatro novos TOCs contendo os ligantes: ácido ascórbico (TOC A), ácido benzóico (TOC B) e ácido tereftálico (TOC T e T2). Os TOCs formados foram caracterizados por FTIR, DRX, TGA, MEV, EDS, DRS e submetidos a testes de adsorção e fotocatálise. Os materiais foram sintetizados em meio de misturas de DMF e água/metanol. Pelo FTIR foi possível observar a presença dos ligantes na estrutura dos materiais através da análise de bandas características como C=O, além disso, foi possível determinar o modo de coordenação dos ligantes experimentalmente. As análises de DRX e TGA foram realizadas e comprovaram que os materiais em questão são distintos dos óxidos de Cério e Titânio e por EDS foi confirmada a inserção de Cério nos materiais de forma semiquantitativa. Através do DRS, aplicando o método de Tauc, foi possível determinar os valores de Band Gap: 1,63 eV (TOC A), 1,47 eV (TOC B), 1,72 eV (TOC T) e 1,57 eV (TOC T2). Por fim, através de testes fotocatalicos avaliando a degradação foto assistida do corante azul de metileno, verificou-se que os materiais sintetizados apresentam capacidade de fotocatalisar ou adsorver o corante testado, com destaque para TOC T e TOC T2 com porcentagens de degradação de cerca de 47% e 35% respectivamente. Adicionalmente, observou-se destaque para TOC A no contexto da adsorção do corante com média de 80% de adsorção. Na luz das informações estruturais, morfológicas, ópticas e das performances nos testes fotocatalíticos e de adsorção, foi possível estimar que os TOCs propostos são materiais promissores no contexto da remoção fotocatalítica de poluentes orgânicos de corpos d’água.