Deposição de filmes finos de TiO2 em superfície de vidro e avaliação das suas propriedades fotocatalíticas

Abstract

A água é um dos recursos disponíveis mais abundantes e mais importantes para a existência e permanência da vida. A agencia nacional da água relata que há uma relação cada vez mais inversamente proporcional entre a demanda e a disponibilidade de água doce, torna necessário a reutilização desse recurso natural para que a população mundial não entre em caos hídrico. Desta forma os principais problemas encontrados são a aumento populacional e a intensificação das atividades industriais, que contribui para a geração de possíveis focos de contaminação dos recursos hídricos. No entanto, o tratamento realizado pelas ETAs e ETEs, não estão preparados para remover esses compostos, que na sua grande maioria são tóxicos e de difícil degradação. Assim, os processos oxidativos avançados (POAs) são tecnologias alternativas que estão sob forte interesse no meio científico devido alto potencial de remover esses componentes recalcitrantes. Dentre os POAs destaca-se a fotocatálise heterogênea, que consiste em fotoativar um semicondutor inorgânico, como o TiO2, com consequente geração de espécies altamente oxidantes. Óxido de titânio (TiO2) tem três formas cristalográficas, sendo, anatase, rutilo e brokita. O método de síntese é altamente determinante na obtenção desses tipos de estrutura e, consequentemente, na propriedade do óxido. Neste trabalho objetivou-se obter dióxido de titânio na forma de filmes utilizando o método complexo peroxo-titânio (CPT), além disso, avaliando a temperatura de calcinação, sucessivas camadas e adição de P25 nos filmes, e influência na eficiência fotoquímica de descoloração do corante orgânico tartrazina. O gel precursor foi obtido pela solubilização do Isopropóxido de titânio em H2O2 28% em banho de gelo. Depositou-se os filmes de TiO2 por imersão manual, silk screen e com auxílio de um pincel sobre a placa de vidro de 20x76mm previamente limpos com solução piranha (H2SO4:H2O2) relação em mol de 4:1. Os filmes foram tratados termicamente nas temperaturas de 450 ºC e 550 ºC durante 1h30min. O material resultante foi caracterizado estruturalmente no DRX, morfologicamente no MEV e a composição foi verificada no EDX. Foram realizados ensaios de fotocatálise heterogênea expondo a solução de tartrazina à radiação da lâmpada de mercúrio e a luz solar, no tempo de 120 minutos e 390 minutos. Em geral, constatou-se a formação de materiais bifásicos com atividade fotocatalítica, O filme fotocatalisador que apresentou o melhor desempenho fotocatalítico foi o material T3 com adição de 30% de P25 por promover a descoloração total do corante em 100 %, com Kap de 0,0693, pode-se ressaltar que os filmes possuem atividade catalítica tanto na presença na luz ultravioleta artificial e natural; e não demonstraram ser tóxicos, com uma pequena taxa mortalidade Artemia salina inferior a 30 %. A eficiência foi relacionada com a presença de uma mistura de fases anatase/rutilo similar a P25, que gera um efeito de heterojunção aumentando a eficiência fotoquímica para promover reações oxidantes e adsorção, favorecendo a descoloração do composto orgânico resistente, e trazendo vantagens dos filmes de TiO2, como a reutilização das esferas de vidro em vários processos catalíticos sem a perda na eficiência fotoquímica, e a facilidade de remoção do material ao fim do processo fotocatalítico.