Nanocompósitos semicondutores ZnO/TiO2: testes fotocatalíticos

Abstract

Recebido em 8/1/09; aceito em 15/6/09; publicado na web em 25/11/09 ZnO/TiO 2 SEMICONDUCTOR NANOCOMPOSITES. PHOTOCATALYTIC TESTS. Titanium dioxide is an efficient photocatalist, being possible to improve its efficiency with better charge separation which occurs when it is coupled with other semiconductors. Nanometric particles of ZnO were used to impregnate TiO 2 P25 in order to optimize its photocatalytic properties. ZnO/TiO 2 composites were obtained at different proportions and were characterized by X-ray diffraction (XRD), micro-Raman and diffuse reflectance spectroscopies, measurement of surface area (BET) and scanning electron microscopy (SEM). Raman spectroscopy data revealed a change on the TiO 2 surface due the presence of ZnO which was observed by an enlargement of TiO 2 peaks and a change on the relation rate between anatase and rutile phases of the composites. The photodegradation of azo-dye Drimaren red revealed better efficiency for ZnO/TiO 2 3% nanocomposite and for ZnO pure.Keywords: semiconductor nanocomposites; photocatalysis, Raman spectroscopy. INTRODUÇÃOO dióxido de titânio é um semicondutor (E gap = 3,2 eV) que se encontra principalmente na forma de três estruturas cristalinas, anatásio, rutilo e brokita. A forma anatásio é aquela que apresenta maior atividade fotocatalítica, 1,2 sendo grandemente usado como fotocatalisador devido à sua alta eficiência e baixo custo. Algumas aplicações de grande relevância envolvendo o semicondutor TiO 2 são: fotocatálises assistidas por semicondutor para produzir combustíveis, tais como hidrogênio e, células solares baseadas em nanoestruturas de semicondutor. 3 O princípio de funcionamento do TiO 2 como fotocatalisador baseia-se na geração do par elétron-lacuna positiva, através da absorção de energia. 4 A luz UV é a fonte de energia mais comumente empregada. Sob irradiação, elétrons da banda de valência recebem energia suficiente para transpor a lacuna de energia do TiO 2 e podem, desta forma, serem transferidos para a banda de condução. As lacunas positivas são fortes agentes oxidantes e são responsáveis pela mineralização de vários compostos orgânicos. 5 Nos últimos 30 anos, vários estudos têm sido realizados para investigar as possíveis aplicações do TiO 2 como fotocatalisador. A maior parte desses estudos está concentrada no tratamento de sistemas aquosos contaminados por poluentes orgânicos considerados potencialmente tóxicos. 6 Materiais semicondutores nanoparticulados têm algumas propriedades peculiares e a elucidação destas propriedades tem levado à descoberta de diferentes campos da ciência e da tecnologia. 7 Nanopartículas de ZnO recentemente têm recebido grande atenção devido a uma variedade de aplicações tais como, absorção no UV, desodorização e tratamento antibacteriano. 8,9 O semicondutor ZnO tem um bandgap de 3,37 eV em temperatura ambiente e é um dos mais importantes materiais inorgânicos, com propriedades catalítica, 10,11 elétrica, 12,13 opticoeletrônica, 14,15 e fotoquímica, 16 o que tem estimulado cada vez mais a ampla investigação em...

Preparation and properties of aromatic polyester/TiO2 nanocomposites from polyethylene terephthalate

“…Figure 2 illustrates the X-ray diffraction patterns of TiO 2 , pure APE and the synthesized APE/TiO 2 nanocomposites. The characteristic reflections of TiO 2 (rutile phase) are situated at 27.5 o 2θ (d= 3.24 Å); 36 o 2θ (d= 2.43 Å); 54.3 o 2θ (d= 1.68 Å), in agreement with the commercial TiO 2 used to obtain the nanocomposites and the assignments described in literature 21,22 . The X-ray diffraction pattern of the pure APE sample shows a broad region (15 o -27 o 2θ) characteristic of semicrystalline polyester with one intense reflection at 24.5° 2θ (d= 3.57 Å) and two diffraction peaks (less intense) at 16° 2θ (d= 5.60 Å) and 16.5° 2θ (d= 5.39 Å) are evidenced in agreement with the literature 23 .…”

Formation of TiO2 photoanodes by simultaneous electrophoretic deposition of anatase and rutile particles for photoassisted electrolytic copper ions removal

“…16 Recently, Kwan and Chen 17 have shown the possibility of improving TiO 2 films reactivity throughout the interaction of two different crystalline phases, in this case Brookite and Anatase, whose mechanism is similar to that outlined previously for Anatase and Rutile.…”

Application of Advanced Oxidation Methods for Water Disinfection

“…Conclui-se que as células tornaram-se inviáveis pela ação dos radicais HO  e HO 2  e as lacunas. 20 Um ensaio fotoeletroquímico realizado pelo mesmo grupo mostrou que a redução das células viáveis era proporcional ao aumento da fotocorrente anódica; 15 27 A fotocatálise heterogênea mostra uma série de vantagens, uma vez que evita a formação de compostos halogenados perigosos e o mau odor. Além disso, não é uma técnica cara e parece atuar sobre todos os tipos de bactérias, incluindo Gram (+) e (-) e sobre outros micro-organismos.…”