Síntese de nanopartículas de dióxido de titânio dopadas com cobalto para produção de hidrogênio através da fotólise da água

• Autor(a) principal: Kich, Nátalia Vogt
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/197897
• topic: Semicondutores; Nanopartículas de dióxido de titânio; Sol-gel; Fotólise; Produção de hidrogênio; Semiconductor; Dioxide titanium nanoparticles; Sol-gel method; Photolysis; Hydrogen production

Este trabalho descreve a síntese de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) dopadas com cobalto (Co) e sua aplicação para a produção de hidrogênio (H2) através fotólise da água. Através do método sol-gel foram sintetizadas nanopartículas de dióxido de titânio puras e nanopartículas de dióxido de titânio/cobalto utilizando diferentes concentrações de precursor de cobalto durante a síntese (0,0035%; 0,035%; 0,35% e 0,95% (m/m) de Co/Ti). As amostras foram tratadas termicamente nas temperaturas de 300 °C, 400 °C e 500 °C em ar atmosférico e caracterizadas quanto as suas propriedades ópticas e estruturais. A atividade fotocatalítica foi testada para produção de hidrogênio em uma solução água/etanol (80:20 v/v). Espectros na região do UV-Vis mostram que a dopagem por cobalto ocorreu eficientemente, caracterizado por uma larga banda de absorção na região entre 400 e 700 nm, característico da absorção do cobalto. Adicionalmente é observando um aumento da intensidade desta banda com o aumento da concentração de precursor de cobalto. Os padrões de difração mostram nanopartículas na fase anatásio, uma das 3 fases cristalinas do dióxido de titânio, contudo sem a presença de picos característicos de cobalto, uma vez que o dopante está em baixa concentração e está distribuído de maneira homogênea e bem dispersa na matriz de dióxido de titânio. Adicionalmente, nas concentrações de cobalto estudadas neste trabalho seria muito difícil se observar a presença do cobalto por difração de raio-X (DRX), devido à baixa concentração de dopante utilizada. O tamanho de cristalito foi determinado pela equação de Scherrer e foram obtidos diâmetros entre 13,1 e 16,1 nm. Quando aplicado para produção de hidrogênio, foi observado que a atividade fotocatalítica das nanopartículas aumenta significativamente com o aumento da concentração de cobalto. A amostra de dióxido de titânio pura apresentou uma produção de 170 mol.g-1h-1 de hidrogênio, enquanto que as nanopartículas com 0,95% (m/m) Co/Ti apresentaram 314 mol. .g-1h-1 de hidrogênio, representando um aumento de 84% na produção de hidrogênio.