Otimização das propriedades fotocatalíticas de nanocompósitos TiO2-SiO2 sintetizados por tecnologia sol-gel e processo hidrotermal

• Autor(a) principal: Hugo Guimaraes Palhares
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCTMC9
• topic: TiO2-SiO2; Tratamento hidrotermal; Fotocatálise; Sol-gel; Nanocompósito; Fotocatalise; Dióxido de silício; Dióxido de titânio; Engenharia quimica

A fotocatálise é considerada uma tecnologia promissora para redução da poluição ambiental através da mineralização foto-oxidativa de compostos orgânicos. Dentre os fotocatalisadores empregados atualmente, o dióxido de titânio (TiO2 ou titânia) é o mais utilizado devido à sua natureza não-tóxica, insolubilidade em água, expressivas estabilidades térmica e química, baixo custo e alta fotoatividade. A eficiência catalítica do TiO2 é influenciada por fatores como sua estrutura cristalina e área superficial específica. Neste trabalho foi investigado o efeito do tratamento hidrotermal e da adição de sílica sobre a estrutura e o desempenho fotocatalítico de catalisadores à base de TiO2. Estes materiais foram preparados combinando o processo sol-gel e o tratamento hidrotermal, sem a utilização de estruturadores de poros ou surfactantes. As condições ideais de síntese foram investigadas com base na variação dos parâmetros de síntese. Apesar da obtenção de cristais de anatásio sem tratamento hidrotermal, este processo pareceu necessário para melhorar a cristalinidade da titânia e assim obter a fase anatásio com boa qualidade estrutural e alta fotoatividade. A etapa de tratamento térmico mostrouse responsável pela geração de efeitos tanto positivos quanto negativos em relação às propriedades estruturais do TiO2 e sua atividade fotocatalítica. Contudo, de modo geral, mostrou-se vantajosa desde que a estrutura de poros, a fase anatásio e uma alta área superficial específica fossem mantidas. A adição de sílica foi então justificada, visando estabilizar a estrutura cristalina do TiO2 no tratamento térmico. Os melhores resultados foram obtidos com razão molar Si/(Si+Ti) de 0,2. Um aumento na temperatura do tratamento hidrotermal mostrou estabilizar ainda mais a estrutura, o que correspondeu a uma performance catalítica superior aos demais materiais quando utilizadas altas temperaturas de tratamento térmico (i.e. 700 oC). A alta eficiência fotocatalítica dos nanocompósitos sintetizados se deve ao efeito combinado da fotoatividade do TiO2 e da capacidade de adsorção do SiO2. Quando comparado a uma amostra comercial de TiO2 (Evonik Degussa P25), o melhor desempenho do nanocompósito é notado principalmente quando utilizado em maiores quantidades.