Síntese, preparação e caracterização de fotocatalisadores a base de TiO2 imobilizados em vidro borosilicato

• Main Author: Ludwichk, Raquel
• Other Authors: Rodrigues, Márcio Barreto
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2015
• Subjects: Cinética química; Catálise; Química - Experiências; Dióxido de titânio; Chemical kinetics; Catalysis; Chemistry - Experiments; Titanium dioxide
• Online Access: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1111

CAPES === O presente estudo teve como foco avaliar a obtenção e caracterização de fotocatalisadores a base de TiO2 imobilizados sobre vidro borosilicato. A síntese do semicondutor foi realizada segundo o método sol-gel, tendo sido utilizado um desenho multivariado fundamentado em planejamento fatorial de experimentos, para avaliar os efeitos de variáveis experimentais de interesse sobre a microestrutura, aderência e atividade fotocatalítica do material, para a qual o corante reativo Azul QR-19 e o efluente da indústria de explosivos água vermelha foram utilizados como substratos modelo. Dentre as variáveis estudadas, adição de prata (Ag), polietilenoglicol (PEG) e peróxido de hidrogênio (H2O2), foi observado que apenas a adição de prata e H2O2 resultaram em efeito significativo na influência das respostas estudadas. Após a obtenção de amostras de vidro borosilicato-TiO2-Ag segundo condições otimizadas, as mesmas foram caracterizadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) com associação com espectrômetria de energia dispersiva (EDS) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Ensaios de caracterização de microestrutura realizada através de MEV indicaram uma boa distribuição e uniformidade do material, enquanto as técnicas de EDS e FTIR confirmaram a presença nas amostras obtidas dos elementos Ag, O e Ti bem como frequências de absorção típicas em 600 cm-1 atribuída a ligação O-Ti-O. Um estudo cinético realizado com objetivo de avaliar em um intervalo de tempo maior a atividade fotocatalítica do material vidro borosilicato-TiO2-Ag, e sua eficiência para a degradação de espécies químicas nitroaromáticas constituintes de um efluente da indústria de explosivos nitroaromáticos, mostrou nas condições de estudo uma redução de demanda química de oxigênio (DQO) de 32%, redução de fenóis de 52% e descoloração superior a 98%, com degradação total dos compostos nitroaromáticos, identificados por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. === This study focused on evaluating the obtaining and characterization of TiO2-based photocatalysts immobilized on borosilicate glass. The synthesis of semiconductor was performed according to the sol-gel method, based on a multivariate design factorial design of experiments, to evaluate the effects of experimental variables of interest on the microstructure, adhesion and photocatalytic activity of the material, for which the blue QR-19 reactive dye and the effluent from the explosives industry, red water, were used as model substrates. Among the variables studied, the addition of silver (Ag), polyethylene glycol (PEG) and hydrogen peroxide (H2O2), it was observed that only the addition of silver and H2O2 resulted in significant effect on the influence of the studied responses. After obtaining samples of borosilicate glass-TiO2-Ag second optimized conditions, they were characterized by scanning (SEM) electron microscopy associated with energy dispersive spectrometer (EDS) and infrared spectroscopy with Fourier transformed (FTIR). Microstructure characterization tests performed by SEM showed a good distribution and uniformity of material while techniques EDS and FTIR confirmed the presence in the samples of the elements silver, titanium and oxygen as well as frequencies of typical absorption at 600 cm -1 assigned connecting O-Ti-O. A kinetic study to evaluate on a larger time interval the photocatalytic activity of the material borosilicate glass-TiO2-Ag, and its efficiency for the degradation of chemical constituents nitroaromáticas species of an effluent of nitroaromatic explosives industry, showed the conditions of study a reduction of chemical oxygen demand (COD) of 32%, reduction of phenols 52% and greater than 98% discoloration, with complete degradation of nitroaromatic compounds identified by gas chromatography coupled to mass spectrometry.