Characterization and Evaluation of the Efficiency of TiO₂/Zinc Phthalocyanine Nanocomposites as Photocatalysts for Wastewater Treatment Using Solar Irradiation

Abstract

This work reports the characterization of composites prepared by the association between zinc phthalocyanine (ZnPc) and titanium dioxide. These composites are better photocatalysts for wastewater decontamination mediated by solar radiation than pureTiO2, performance that remains even when reused. The UV-Vis diffuse reflectance absorption spectra show for these composites two intense absorption bands. The first covers the ultraviolet and part of the visible spectrum region until 460 nm (2.7 eV), whereas the second, nonstructured, goes from 475 nm until the near infrared with an absorption peak at 683 nm attributed to the Q band of ZnPc. The production of additionale−/h+pairs by these aggregates when photoexcited, their capability to act as charge carrier, the thickness and regularity of their distribution on theTiO2surface seem to be important parameters for the performance observed for these composites.

Influência de diferentes sistemas de solvente água-etanol sobre as propriedades físico-químicas e espectroscópicas dos compostos macrocíclicos feofitina e clorofila α

“…Isso resulta em importantes alterações na fotofísica desses compostos, os quais podem se comportar como transportadores de cargas, como sugerido por Hoffmann, 36 ou ao levantamento da degenerescência, aumentando o desdobramento da banda em decorrência de distorções moleculares. [37][38][39] Em estudo recente, Machado e colaboradores, 40 reportaram que o espectro de absorção de agregados de ftalocianina de zinco suportados em partículas nanométricas de óxido de titânio apresenta uma perda marcante na estrutura da banda Q decorrente das fortes interações intermoleculares entre moléculas de ftalocianina de zinco no éxciton formado. Ademais, com base nas características espectrais observadas, concluíram que esses éxcitons se comportam como agregados tipo J de Frenkel.…”

“…Ademais, com base nas características espectrais observadas, concluíram que esses éxcitons se comportam como agregados tipo J de Frenkel. [36][37][38][39][40] As Figuras 4 e 5 apresentam a emissão de fluorescência da Chl em misturas etanol/água. A intensidade de fluorescência apresenta redução gradual no intervalo de 0 a 40% de água, e mais rapidamente entre 40 e 50%.…”

“…Esses dados estão de acordo com os resultados obtidos por Agostiano, 1 que detectou pequeno deslocamento bactocrômico da banda de absorção, atribuído a variações na constante dielétrica e nas interações específicas soluto-solvente, que acabam por favorecer a formação de agregados. 1,38,39,41 Esse deslocamento ocorre porque, além das fortes interações intermoleculares entre as estruturas macrocíclicas, decorrente da formação dos agregados moleculares, 40 o orbital antiligante π é mais acessível e mais polarizável que o orbital ligante π, o que é favorecido por um aumento na polaridade do sistema de solventes. [38][39][40][42][43][44][45] A Figura 6 apresenta os espectros de excitação da Pheo.…”

“…1,38,39,41 Esse deslocamento ocorre porque, além das fortes interações intermoleculares entre as estruturas macrocíclicas, decorrente da formação dos agregados moleculares, 40 o orbital antiligante π é mais acessível e mais polarizável que o orbital ligante π, o que é favorecido por um aumento na polaridade do sistema de solventes. [38][39][40][42][43][44][45] A Figura 6 apresenta os espectros de excitação da Pheo. Para misturas de solventes com maiores conteúdos de etanol os espectros exibem elevada intensidade de emissão de fluorescência, o que indica a presença de maiores proporções de monômeros isolados.…”

Photocatalytic Behavior of Water-Based Styrene-Acrylic Coatings Containing TiO2 Sensitized with Metal-Phthalocyanine Tetracarboxylic Acids

“…Phthalocyanines can be one of the most efficient and stable class of photosensitizers for TiO 2 photocatalysts operating under visible light irradiation, as some studies have already reported [20][21][22][23][24][25][26][27][28][29], but the anchoring groups that could bind them on the nanoparticles surface [30] decisively determine the overall efficiency. Studies related to the stability of several coupling functionalities, such as carboxyl, phosphate, sulfonate, acetyl, silyl, hydroxyl, or amino reveal that carboxyl groups exhibit a very good stability during photocatalytic processes [31].…”