Influência da temperatura de tratamento térmico no desempenho fotocatalítico de fibras de TiO2

Abstract

Os processos fotocatalíticos começaram a ser estudados a partir da década de 70, quando Fujishima e Honda relataram a fotodecomposição da água em eletrodo de TiO 2 irradiado em uma célula fotoeletroquímica, gerando hidrogênio e oxigênio. O seu mecanismo de atuação consiste na formação de radicais hidroxila (*OH), agente altamente oxidante. Os radicais hidroxila podem reagir com uma série de classes de compostos possibilitando sua completa mineralização, para compostos inócuos como CO 2 e H2O, em razão de sua alta reatividade (Eo = 2,8 V). O princípio da fotocatálise heterogênea envolve a ativação de um semicondutor, por luz solar ou artificial. O dióxido de titânio (TiO2) é um dos principais semicondutores empregados em fotocatálise. No presente trabalho o propóxido de titânio foi empregado como precursor na formação de fibras nanoestruturadas de TiO2 utilizando-se a técnica electrospinning. As fibras assim obtidas foram então tratadas termicamente até a temperatura de 800 °C, a uma taxa de aquecimento de 1,4 °C/min, a fim de promover a formação do óxido de titânio. Os materiais sintetizados foram caracterizados visando a determinação das fases presentes por difração de raios X (DRX), morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV), determinação da energia de band gap, e, a avaliação da atividade fotocatalítica. Os resultados obtidos indicam que as fibras nanoestruturadas de TiO2 tratadas a temperatura de 650 °C demonstraram serem mais eficientes na degradação do corante alaranjado de metila, ou seja, apresentaram maior fotoatividade, devido a presença da fase cristalina anatase.

Photocatalytic processes began to be studied in the 1970s, when Fujishima and Honda reported the photodecomposition of water in a TiO 2 electrode irradiated in a photoelectrochemical cell, generating hydrogen and oxygen. Its mechanism of action consists of the formation of hydroxyl radicals (*OH), a highly oxidizing agent. Hydroxyl radicals can react with a series of classes of compounds allowing their complete mineralization, for innocuous compounds such as CO2 and H2O, due to their high reactivity (Eo=2.8V). The principle of heterogeneous photocatalysis involves the activation of a semiconductor, by sunlight or artificial light. Titanium dioxide (TiO2) is one of the main semiconductors used in photocatalysis. In the present work, titanium propoxide was used as a precursor in the formation of nanostructured TiO 2 fibers using the electrospinning technique. The fibers thus obtained were then heat treated to a temperature of 800 °C, at a heating rate of 1.4 °C/h, in order to promote the formation of titanium oxide. The synthesized materials were characterized in order to determine the phases present by X-ray diffraction (XRD), morphology by scanning electron microscopy (SEM), determination of the band gap energy, and the evaluation of the photocatalytic activity. The results obtained indicate that the nanostructured fibers of TiO2 treated at a temperature of 650 °C demonstrated to be more efficient in the degradation of the methyl orange dye, that is, they presented greater photoactivity, due to the presence of the crystalline phase anatase.