Síntese e caracterização do composto TiO2 dopado com nitrogênio e estudo de sua atividade fotocatalítica sob luz visível e irradiação solar
Resumo
Neste trabalho são apresentados resultados da síntese do catalisador TiO2 dopado com nitrogênio através do método sol-gel, seguido pela etapa de calcinação. Foram utilizadas três temperaturas diferentes de calcinação, 400, 450 e 500°C, sendo que os demais parâmetros de síntese foram mantidos. Os compostos obtidos foram caracterizados por difração de raios-X, espectroscopia na região do UV-visível e adsorção de nitrogênio pelo método BET. Os resultados do estudo comprovam a obtenção de nanopós de dióxido de titânio na fase anatase dopado com nitrogênio, sem a presença da fase rutilo, com áreas superficiais variando entre 12,94 a 151,33 m2/g e com tamanhos de cristalito em escala nanométrica.
Foram realizados estudos de adsorção antes dos ensaios fotocatalíticos sob irradiação de luz visível e solar. O corante utilizado, como modelo, para os testes foi o corante azo Direct Black 38. Através do preparo de soluções com diferentes concentrações iniciais de corante e com o uso de um volume fixo de solução e concentração de adsorvente para os testes de adsorção, foram determinados alguns parâmetros de equilíbrio e termodinâmicos do processo. Observou-se que o processo de adsorção é endotérmico, com características de adsorção física devido ao baixo valor da ΔH° obtido (10,02 KJ.mol-1). Valores positivos da ΔG° mostram que a contribuição entálpica é maior do que a entrópica.
Nos testes fotocatalíticos sob irradiação de luz visível e solar foram analisados os parâmetros de concentração inicial de corante, massa de catalisador e pH. Os resultados mostraram que dos parâmetros estudados, a concentração inicial de corante tem significativa influência no processo fotocatalítico, seguido pelo pH e, por fim, com menor influência, a massa de catalisador.
Um estudo da influência das estações climáticas anuais na degradação fotocatalítica sob irradiação solar é apresentado. Os resultados deste estudo mostraram que as estações climáticas influenciam fortemente nos resultados de fotodegradação em função da grande variação de intensidade da radiação UVB entre as estações.