Recebido em 12/12/11; aceito em 10/4/12; publicado na web em 26/6/12 NITROGEN-DOPED TiO 2 NANOTUBES: COMPARISON OF PHOTOCATALYTIC ACTIVITIES OF MATERIALS OBTAINED USING DIFFERENT TECHNIQUES. TiO 2 nanotubes were synthesized by hydrothermal method and doped with three nitrogen compounds to enhance photocatalytic activity under visible light. Catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), diffuse reflectance spectroscopy (DRS) and specific surface area and pore volume determined by BET and BJH methods, respectively. Photocatalytic activity was evaluated by photodegradation of rhodamine B under visible and UV radiations. Results showed doped-nanotubes were more efficient under visible light. The best photocatalytic activity was for sample NTT-7-600/NH 3 I , being 30% higher than the non-doped sample.Keywords: titania nanotubos; nitrogen-doped; photocatalysis.
INTRODUÇÃOA fotocatálise heterogênea destaca-se entre os processos oxidativos avançados não apenas pela diversidade de aplicações, como também pela variedade de fotocatalisadores que estão sendo estudados.1 O principal semicondutor utilizado neste processo é o TiO 2 , óxido que é encontrado em três fases cristalinas: anatase (tetragonal, I4/amd), rutilo (tetragonal, P42/mnm) e broquito (ortorrômbica, Pcab), sendo que apenas a anatase tem atividade fotocatalítica. Cada uma dessas fases apresenta diferentes valores de energia de band gap e atividade química. Anatase e broquito são fases metaestáveis que se transformam exotermicamente, e irreversivelmente, para rutilo (fase estável) numa faixa de temperatura compreendida entre 350 e 1175 ºC. 2 Para ser usado como fotocatalisador, o TiO 2 deve ter uma área específica suficientemente alta para interagir com as moléculas reagentes e poros de tamanho adequado para permitir a difusão das mesmas. Os nanotubos de titanatos (NTT) apresentam elevada área superficial específica e ação fotocatalítica, combinadas com as propriedades de titanatos em camadas, como capacidade de trocar íons.3 Além disso, os NTT são mais fáceis de recuperar da solução, podendo ser reciclados e reutilizados em vários ciclos fotocatalíticos sem sofrer reduções significativas na sua capacidade de fotodegradação.4,5 Há registro de NTT que mantiveram 90% de sua atividade fotocatalítica após 10 ciclos de reação, o que nem sempre é possível quando se utiliza seu precursor TiO 2 .
6O aspecto negativo dos NTT é sua elevada energia de band gap, entre 3,3 e 3,87 eV, o que restringe seu uso como fotocatalisadores. O espectro de absorção dos NTT pode ser modificado, entre outras técnicas, através da dopagem. O estudo de técnicas que possibilitem a redução desta energia já vem da década de 70, onde pesquisadores introduziram elementos heterovalentes, principalmente metais de transição, na estrutura cristalina do TiO 2 , obtendo assim um estado eletrônico intermediário, que possibilita a absorção de comprimentos de onda na região do visível.
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