Publicação: Síntese e avaliação da atividade fotocatalítica de compósitos nanoestruturados de TiO2/SiO2
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FOTO-QUIMICA INORGANICA, CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::CINETICA QUIMICA E CATALISE
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Autores
Orientador
Coorientador
Machado, Werick Alves
Resumo
No presente trabalho, dióxido de silício (SiO2) recoberto por uma camada de dióxido de
titânio (TiO2) foi sintetizado pelo processo sol- gel, com o intuito de desenvolver óxidos
semicondutores com atividade fotocatalítica melhorada, para aplicação em processos
fotocatalíticos. O recobrimento das nanopartículas de sílica (SiO2) foi comprovado por
medidas de microscopia eletrônica de varredura e espectroscópicas na região do
infravermelho. Medidas de difração de raios X revelaram que as nanopartículas de TiO2
foram formadas predominantemente pela fase anatase. Visando avaliar a eficiência
fotocatalítica do material, foram realizados ensaios fotocatalíticos em escala de bancada
para degradação do corante Ponceau 4R. Em torno de 100% do corante foi descolorido
em 140 minutos de reação, a uma constante cinética de degradação (K) de 2,2 x 10
-2
min
-1
, nos primeiros 80 minutos de reação, e K = 5,2 x 10
-2 min
-1
, nos últimos 60
minutos de reação, sugerindo que nesta segunda etapa os fragmentos são mais
facilmente descoloridos. Também foram realizados ensaios fotocatalíticos em escala de
bancada, na presença de platina, visando avaliar a capacidade de produção de
hidrogênio, resultando na produção de 5,463 mmol de H2 em 5 horas de reação. Um
valor bastante expressivo quando comparado com outros fotocatalisadores apresentados
na literatura, e coerente com a área superficial de 70 m2 g-1, estimada por medidas de
adsorção/dessorção de N2 pelo método BET, e porosidade de 15%. Por outro lado, a
energia de band gap (Eg) estimada para este material, igual a 3,34 eV, pode estar
relacionada à associação entre estados eletrônicos do SiO2 e do TiO2 no compósito.
Deste modo, o nanocompósito TiO2/SiO2 apresenta alto potencial para aplicação em
processos fotocatalíticos, sobretudo na produção de hidrogênio.
Abstract
In the presente work, silicone dioxide (SiO2) covered by a layer of titanium
dioxide(TiO2) was synthesized by sol-gel process, with the aim of developing
semiconductive oxides with the improved photocatalytic activity, for the application in
photocatalytic process. Silica (SiO2) coating was proven by scanning electron
microscopy and infrared measurements. X-ray diffraction meansurements revealed that
the TiO2 nanoparticles was predominantly formed by anatase phase. The photocatalytic
efficiancy of the material was proven by the degradation of the dye Ponceau 4R. About
100% of the dye was discolored in 140 minutes of reaction, at a kinetic degradation
constant (K) of 2,2 x 10-2 min-1, within the first 80 minutes of reaction, and K = 5,2 x
10-2 min-1, within the last 60 minutes of reaction, suggesting that in this second stage the
fragments are more easily descolored. Bench scale photocatalytics tests were also
performed, in the presence of platinum, aiming to evaluate the hydrogen production
capacity, resulting in the production of 5,463 mmol of H2 in 5 hours of reaction. A very
significant value when compared to other photocatalysts presented in the literature,
and coherent with the surface area of 70 m2 g-1, estimated by N2 adsorption /
desorption measurements by the BET method, and porosity of 15%. On the other
hand, band gap energy (Eg) estimated for this material, equal to 3,34 eV, may be
related to the association between electronic states of SiO2 and TiO2 in the composite.
Thus, the TiO2/SiO2 nanocomposite presents high potential for application in
photocatalytic processes, especially in the production of hydrogen.
Palavras-chave
Dióxido de titânio, Síntese sol-gel, Compósito TiO2/SiO2, Fotocatálise heterogênea, Produção de hidrogênio
Citação
ALVES, Higor de Oliveira. Síntese e avaliação da atividade fotocatalítica de compósitos nanoestruturados de TiO2/SiO2. 2018. 47 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química Industrial) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019.