Síntese e caracterização de TiO2 e aplicação na degradação fotocatalítica do corante amarelo reativo BF-4G

• Autor(a) principal: Massaroli, Cristielen Rizzon
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24288
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Catálise heterogênea; Dióxido de titânio; Corantes; Heterogeneous catalyses; Titanium dioxide; Colorings matter

O TiO12 tem sido amplamente investigado para a remoção de poluentes dos mais diversos tipos de efluentes. Trata-se de um material que apresenta diversas estruturas cristalinas, reduzida toxicidade, baixo custo e estabilidade térmica e fotoquímica, com potencial para aplicação em fotocatálise heterogênea por possuir alta capacidade de degradação de poluentes em soluções aquosas. O TiO2 é encontrado em três diferentes estruturas cristalinas: anatase, rutilo e bruquita, sendo as duas primeiras as que apresentam maior atividade fotocatalítica. Neste sentido, o presente estudo teve como objetivo estudar a influência da temperatura de calcinação sobre as propriedades morfológico-estruturais do TiO2 e avaliar a sua eficiência na reação de degradação fotocatalítica do corante amarelo reativo BF-4G utilizado na indústria têxtil. O TiO2 foi sintetizado pelo método dos precursores poliméricos e calcinado nas temperaturas de 500, 700 e 900 ºC. Os óxidos obtidos foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura com detectores de energia dispersiva de raios X(MEV-EDS), espectroscopia fotoacústica, espectroscopia de infravermelho médio com transformada de Fourier (FTIR) e ponto de carga zero (PCZ). A temperatura de calcinação teve influência significativa nas propriedades físico-químicas do TiO2. O aumento da temperatura de calcinação resultou em um aumento do tamanho de cristalito e também da proporção da fase rutilo em relação à fase anatase. Verificou-se que a temperatura de 500 ºC não foi suficientemente elevada para eliminar a totalidade da matéria orgânica presente no polímero precursor do TiO2. Os valores de energia de band gap determinados para o TiO2 calcinado a 500, 700 e 900 ºC foram, respectivamente, de 3,0 eV; 2,9 e 3,80 eV; e 3,0 e 3,98 eV. O aumento da temperatura de calcinação resultou em uma redução do valor do ponto de carga zero do TiO2. A morfologia dos óxidos foi característica de aglomerados não uniformes e de formato irregular. Avaliou-se a degradação do corante pela fotólise (ausência de fotocatalisador, apenas ação da radiação ultravioleta), em que se verificou 92% de descoloração da solução sintética em 120 minutos de reação. Em seguida, investigou-se a performance do TiO2 sintetizado e calcinado a 700 ºC. Os resultados mostraram que o processo de adsorção (ausência de radiação ultravioleta, apenas ação da presença do fotocatalisador) não foi eficiente para a descoloração, resultando em uma redução de cor de apenas 13%, no entanto o processo fotocatalítico (empregando fotocatalisador e radiação ultravioleta) resultou em uma descoloração de 98,6% em 120 minutos de reação, caracterizando um processo eficiente de descoloração da solução sintética do corante amarelo reativo BF-4G. Um modelo de cinética de pseudo-primeira ordem se ajustou adequadamente aos dados experimentais obtidos nesse trabalho.