Semicondutores CuCrO2 e CuCr2O4 e seus compósitos formados com argila bentonita como fotocatalisadores na degradação do azocorante Tartrazina.

• Main Author: Cubas, Paloma de Jesus
• Publication Date: 2020
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG
• Download full: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3085
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Azocorantes; Tartrazina; Fotocatálise Heterogênea; Semicondutores de Cromo e Cobre; Argila bentonita; Azo dyes; Tartrazine dye; Heterogeneous Photocatalysis; Chromium and Copper Semiconductors; Bentonite Clay

Os azocorantes estão entre os poluentes ambientais mais notórios e perigosos devido às suas propriedades recalcitrantes e potencialidades para formação de produtos tóxicos. O azocorante Tartrazina é um corante alimentício amplamente utilizado, que vem despertando interesse devido a sua toxicidade. Na busca de métodos mais eficientes de degradação destes compostos, processos alternativos têm sido estudados, estando entre eles os Processos Avançados de Oxidação, os quais são baseados na geração do radical hidroxila (HO•), com alto poder oxidante. Neste trabalho foi utilizado o processo de Fotocatálise Heterogênea, conhecido por sua alta eficiência na degradação de compostos perigosos. Tendo em vista a grande demanda de desenvolvimento de materiais eficientes para a aplicação em processos fotocatalíticos, o objetivo deste trabalho foi sintetizar fotocatalisadores e estudar a sua eficiência frente a degradação do Tartrazina por fotocatálise heterogênea. Neste estudo foram sintetizados os semicondutores CuCrO2 e CuCr2O4 pelo método de autocombustão que se mostrou rápido e eficiente. Os semicondutores foram caracterizados elucidando aspectos sobre sua estrutura cristalina, morfologia, composição, pureza, absorção de luz e energia de bandgap. Entretanto, uma das principais limitações do processo de fotocatálise é a separação e reutilização do fotocatalisador ao final do processo, quando estes usados na forma de pó. Para contornar esse problema os semicondutores foram imobilizados na matriz de argila bentonita com a finalidade de formar pastilhas que foram feitas a partir da prensagem do material e puderam ser reutilizadas por vários ciclos mantendo a eficiência. Nesses compósitos os semicondutores foram impregnados na superfície da argila bentonita, sem afetar a sua estrutura cristalina. A impregnação na argila não afetou significativamente os valores de bandgap dos materiais. A formação dos compósitos resultou em materiais com maiores áreas superficiais, maior volume de poros e menor da taxa de recombinação dos pares elétrons-lacunas. Sendo assim, o sinergismo entre as propriedades dos semicondutores e da argila geraram um aprimoramento na fotoatividade dos compósitos formados com argila em relação aos semicondutores individuais. Com 1 g do compósito CuCrO2/argila na forma de pastilha foi obtida uma eficiência de 98,12% na degradação do Tartrazina em pH 9 após 120 minutos de irradiação UV. Para 1 g do compósito CuCr2O4/argila foi obtida a eficiência de 99,73% na degradação do Tartrazina em pH 3 com 120 minutos de irradiação de luz visível. Os estudos de fotólise e adsorção mostraram que estes processos exercem pouca influência na remoção do corante, sendo a fotocatálise o principal mecanismo. O estudo das espécies ativas mostrou que os radicais HO• exercem papel principal na degradação do Tartrazina. Por fim, foram realizados estudos para a determinação de fenóis, aminas aromáticas e testes de toxicidade das amostras degradadas. A amostra de corante inicial mostrou fitotoxicidade e ecotoxicidade. As amostras degradadas utilizando os compósitos CuCrO2/argila e CuCr2O4/argila não apresentaram fitotoxicidade frente ao organismo Lactuca sativa. A amostra degrada com o compósito CuCrO2/argila não apresentou ecotoxicidade, porém a amostra degradada usando o compósito CuCr2O4/argila apresentou aumento na toxicidade frente ao organismo Daphnia magna.