Desenvolvimento de um fotocatalisador de nanotubos de TiO2 decorados com Ru para degradação fotoeletroquímica de agrotóxico

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Castelhano, Douglas Iafrate [UNIFESP]
• Orientador(a): Rodrigues, Christiane de Arruda [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• dARK ID: ark:/48912/001300002w65f
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Nanotubos de TiO2; Eletrodeposição de Ru; Fotocatálise heterogênea; Carbedazim; Decoração TiO2
• Palavras-chave em Inglês: TiO2 nanotubes; Electrodeposition of Ru; Heterogeneous photocatalysis; Carbedazim; TiO2 decoration
• Link de acesso: https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=2625670; http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/47967

O Brasil é um dos líderes mundiais na produção e exportação de vários produtos agropecuários. Esse notável desempenho da produção agrícola nacional está diretamente relacionado ao crescimento do mercado de agrotóxicos no Brasil, tornando-o um dos seis maiores consumidores de agrotóxico do mundo. Paralelamente a esse cenário expressivo das indústrias de agrotóxicos na economia nacional, bem como do aumento da produção deste em solo brasileiro, são inúmeros os casos de contaminação ambiental resultantes da irresponsabilidade das empresas fabricantes de agrotóxicos e em decorrência do processo de lixiviação após o uso dos mesmos, por conta da porosidade do solo, atingindo lençóis freáticos, rios e corpos d?água. Dentre os agrotóxicos empregados nas lavouras brasileiras, destaca-se o carbendazim, um fungicida de toxicidade média, classificado como possível carcinógeno em humanos. Diante da crescente demanda do uso de agrotóxicos e a necessidade do desenvolvimento de tecnologias capazes de eliminar esses contaminantes presentes em águas de abastecimento humano, este trabalho estudou a degradação do agrotóxico carbendazim via processo fotocatalítico e fotoeletrocatalítico empregando, como semicondutor, óxidos nanotubulares de TiO2, com e sem modificação com Ru via processo de eletrodeposição. As nanoestruturas de TiO2 foram obtidas via processo de anodização em solução aquosa contendo 0,3%(v/v) HF sob uma diferença de potencial de 20 V, durante 2 h com uma rampa de potencial de 2 V min-1. Foram obtidos nanotubos com comprimento e diâmetro interno de aproximadamente 330 nm e 90 nm, respectivamente. Em seguida, as nanoestruturas foram tratadas termicamente a 450°C para obtenção da fase cristalina anatase. Estudos voltamétricos foram realizados para elucidar a rota de redução do Ru sobre a superfície de TiO2 e selecionar a faixa de potencial para a sua eletrodeposição. Embora o Ru tenha sido eletrodepositado numa faixa de potencial de -0,025 a -0,188 V vs. Ag/AgCl, a deposição a 0,3 mC cm-2 a -0,100 V resultou num valor de fotocorrente dez vezes maior do que a comparada com a obtida para os nanotubos de TiO2 sem modificação. Análises de espectroscopia de reflectância difusa e ajustes empregando a função de Kubelka-Munk possibilitaram observar uma substancial redução na energia de band gap, de 3,11 eV para o TiO2 sem modificação para 1,87 eV para nanotubos modificados com Ru. Essa drástica redução da energia de band gap, torna esse eletrodo um fotocatalisador atrativo para aplicações ambientais pois é possível um maior aproveitamento da luz solar. O desempenho desses eletrodos foram testados na degradação do carbendazim e uma maior redução da concentração do fungicida foi observada empregando o eletrodo de TiO2 modificado com Ru via processo fotoeletroquímico, sob radiação de luz UV de 80W, com uma densidade de energia de 0,808 W cm-2, e diferença de potencial de 1V, com redução de carga orgânica em torno de 56%.