Desenvolvimento e avaliação fotocatalítica TiO2/Ag para a degradação do corante ponceau 4R

Abstract

A fotocatálise heterogênea, inserida nos Processos Oxidativos Avançados (POA), representa uma promissora técnica para a degradação de poluentes recalcitrantes, visando a mineralização total ou parcial em substâncias menos tóxicas, CO2 e H2O1. O sucesso desse processo reside na capacidade de um catalisador semicondutor, como o dióxido de titânio (TiO2), em gerar radicais hidroxila mediante irradiação, induzindo a transferência de elétrons da banda de valência para a banda de condução2. O TiO2 destaca-se por sua estabilidade química, baixo custo, não toxicidade e potencial fotocatalítico sob luz solar3, sendo aplicado em diversas áreas além da fotocatálise4. Apesar da sua eficácia, aprimorar o desempenho fotocatalítico do TiO2 é um desafio contínuo, frequentemente abordado pela modificação de sua superfície através de dopagem, utilizando materiais como metais, óxidos e polímeros porosos5. A dopagem de metais, como a prata (Ag), na superfície do catalisador é uma estratégia eficaz para melhorar a eficiência, pois esses metais podem atuar como captadores de elétrons, intensificando a oxidação superficial6. Estudos prévios, como o de Silva et al. (2013)7, já evidenciaram a eficácia da prata na modificação de catalisadores baseados noTiO2 para a degradação de poluentes. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar um catalisador de TiO2, através do método hidrotermal, e dopagem com Ag, investigando a influência desse material na estrutura do TiO2 e sua aplicação na degradação do corante Ponceau 4R. A metodologia para a síntese do TiO2 puro baseou-se em Santos (2017)8, envolvendo a preparação de uma resina de titânio com etileno glicol, sonicação, adição de água e acetona, lavagens e tratamento hidrotermal a 200ºC por 7 horas, seguido de secagem a 140ºC por 4 horas. Para a síntese do TiO2 com a prata (TiO2/Ag), seguiu-se a mesma metodologia, porém com a adição de prata à resina de titânio. A caracterização estrutural dos materiais foi realizada por difração de raios X (DRX). Os resultados de DRX para o TiO2 puro revelaram a predominância da fase anatase, de acordo com a ficha cristalográfca JCPDS. A degradação fotocatalítica do Ponceau 4R foi avaliada por espectrometria UV-Vis utilizando o catalisador TiO2/Ag. Após 2 horas de reação, obteve-se 86,36% de degradação. Amostras foram coletadas a cada 20 minutos. Os resultados obtidos indicam que a dopagem com a prata promoveu uma melhoria significativa no desempenho fotocatalítico do TiO2.