Análise da fotoatividade de fibras de TiO2 observadas através da descoloração do corante alaranjado de metila

Abstract

O alaranjado de metila é um corante aniônico pertencente ao grupo dos azocorantes, muito empregado em ensaios de fotocatálise heterogênea. Sua utilização adquiriu relevância, devido ao fato dos corantes sintéticos, mais especificamente os corantes azo serem os contaminantes responsáveis por aproximadamente 10-20% da poluição dos efluentes. Estes resíduos podem gerar subprodutos perigosos resultantes da oxidação, hidrólise ou outras reações químicas. A sua elevada estabilidade química, dificulta a ação de tratamentos convencionais na purificação de águas contaminadas. A utilização da fotocatálise heterogênea se insere dentro deste contexto, pois além de ser um tratamento eficiente para a diminuição da toxicidade de águas superficiais contaminadas também não polui o meio ambiente com a geração de subprodutos. Neste processo, radicais hidroxila são gerados através da excitação de semicondutores, constantemente expostos a luz solar ou artificial. Na fotocatálise heterogênea a excitação do semicondutor ocorre através da absorção de fótons, com energia maior ou igual a energia de band gap, ocasionando a promoção do elétron da banda de valência (BV) para a banda de condução (BC), gerando assim o par elétron/lacuna. Dentre os vários semicondutores empregados como fotocatalisadores, o mais comumente utilizado na degradação/mineralização de poluentes orgânicos é o TiO2. Fotocatalisadores são sólidos semicondutores que se caracterizam por converterem a energia contida em fótons (luz) em energia eletroquímica disponível em um sistema químico, tanto para oxidação, como para a redução de compostos ou espécies químicas (íons). Diversas moléculas se mostraram capazes de promover a fotocatálise, entre elas o ZnO e o TiO2. O dióxido de titânio é um semicondutor do tipo n que possui três formas alotrópicas, anatase, brookita e rutilo. É utilizado comercialmente como um material para conferir opacidade às tintas, cosméticos, plásticos e papéis. A presente proposta, tem como objetivo a síntese de nanoestruturas de TiO2 através da técnica de electrospinning, utilizando polivinilpirrolidona e tetraisisopropóxido de titânio como reagentes precursores. Após a síntese das fibras, o material obtido foi tratado termicamente em diferentes temperaturas para análise microestrutural através da microscopia eletrônica de varredura (MEV), das fases presentes através da difração de raios X (DRX), da energia de band gap por espectroscopia de reflectância difusa (ERD) e a atividade fotocatalítica. Acompanhou-se a degradação do corante alaranjado de metila em presença das fibras de dióxido de titânio sob iluminação UV-A. Observou-se que a formação e a presença majoritária da fase anatase é um fator fundamental para a maior atividade fotocatalítica das fibras nanoestruturadas de TiO2.