Estudo cinético da fotodegradação de corantes comerciais utilizando semicondutores de óxido de tântalo sintetizados a partir de líquidos iônicos

Abstract

Semicondutores de Ta2O5 preparados a partir de líquidos iônicos tiveram suas atividades fotocatalíticas testadas em reações de degradação de dois tipos de corantes comerciais na presença de radiação UV-Vis sem filtro de infravermelho. Constatou-se que a temperatura das reações em cada intervalo de exposição à radiação subia de 25 para 40 ºC. No estudo com azul de metileno, a utilização do Ta2O5 DMI (originado da síntese com o cloreto de 1-n-decil-3-metil-imidazólio) triplicou os resultados de cinética em comparação a degradação do corante puro exposto à radiação, obtendo o valor de constante de velocidade (k) igual a 0,300 min-1 para soluções com razão mg/mL igual a 1. O valor de k obtido quando essa razão diminuiu para 0,25 foi de 0,341 min-1. Os resultados obtidos com Ta2O5 BMI (originado da síntese com o cloreto de 1-n-butil-3-metil-imidazólio) foram mais eficientes que os obtidos pelos semicondutores calcinados, Ta2O5 comercial, Ta2O5 sintetizado sem líquido iônico e também dos semicondutores com deposição de metais (níquel e platina). No estudo com alaranjado de metila, as reações com Ta2O5 comercial, em meio reacional de pH 3, obtiveram valores de k semelhantes às reações de Ta2O5 BMI (0,244 min-1 e 0,240 min-1, respectivamente). Entretanto, o melhor resultado foi obtido com o Ta2O5 DMI, que apresentou o valor de k igual a 0,349 min-1. Quando depositado níquel em sua superfície, o valor de k subiu para 0,394 min-1.

Ta2O5 semiconductors prepared from ionic liquids had their photocatalytic activities tested in degradation reactions of two types of commercial dyes in the presence of UV-Vis radiation without infrared filter. The temperature of each reaction had risen from 25 to 40 ° C in every radiation exposure interval. Considering the study with methylene blue, the use of Ta2O5 DMI (which was originated from the synthesis with 1-n-decyl-3-methyl-imidazolium chloride) had a result that was three times faster in comparison with the degradation of the pure dye exposed to the radiation. The reaction obtained a rate constant (k) equals to 0.300 min-1, for solutions with ratio mg/mL equals to 1. When the ratio decreased to 0.25, the obtained value of k was 0.341 min-1. The results obtained with Ta2O5 BMI (which was originated from the synthesis with 1-n-butyl-3-methyl-imidazolium chloride) were better than the others Ta2O5 semiconductors of this work (the calcined, the commercial, the one synthesized without ionic liquid and the semiconductors with nickel and platinum sputtering). Regarding the study with methyl orange, the reactions with commercial Ta2O5 in pH 3 provided k values very similar to the reactions with Ta2O5 BMI (0.244 min-1 and 0.240 min-1, respectively). However, the best result was achieved with Ta2O5 DMI, obtaining the value of k equals to 0.349 min-1. Additionally, Ta2O5 DMI with nickel sputtering had the value of k increased to 0.394 min-1.