Síntese de nanofibras de TIO2 contendo polivinilpirrolidona para avaliação da fotoatividade em testes de degradação

Abstract

Fotocatalisadores são sólidos semicondutores que se caracterizam por converterem a energia contida em fótons (luz) em energia eletroquímica disponível em um sistema químico, tanto para oxidação, como para a redução de compostos ou espécies químicas (íons). A aplicação do TiO2 em fotocatálise heterogênea, adquire relevância, devido à sua eficiência na decomposição de poluentes da água, do ar, bactérias, células cancerígenas e na degradação de compostos orgânicos tóxicos. As fibras∕nanofibras de TiO2 foram escolhidas para atuar como semicondutores por reunir as seguintes características: não toxicidade, insolubilidade em água, fotoestabilidade, possibilidade de imobilização sobre sólidos e estabilidade química em uma ampla faixa de pH. Geralmente a produção de fibras∕nanofibras, ocorre em escala laboratorial e num capilar de orifício único, onde as soluções fluem através do capilar. Estas soluções podem ser: de um único polímero ou misturas à base de polímeros solúveis num solvente comum. E a técnica de electrospinning é utilizada para produzir estas fibras∕nanofibras poliméricas. Assim, este trabalho se propôs a sintetizar por electrospinning fibras de TiO2. Estas amostras foram tratadas termicamente entre 650 ºC e 800 ºC. Caracterizadas quanto: a morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV), fases cristalinas por difração de raios X (DRX), e fotoatividade mediante ensaios de degradação de 125 mL de uma solução 20 ppm do corante alaranjado de metila. Os resultados apontam a amostra de TiO2 (650 ºC) mais efetiva na degradação do corante, possivelmente devido à presença majoritária da fase anatase.

Photocatalysts are solid semiconductors that are characterized by converting the energy contained in photons (light) into electrochemical energy available in a chemical system, both for oxidation and reduction of chemical compounds or species (ions). The application of TiO2 in heterogeneous photocatalysis acquires relevance, due to its efficiency in the decomposition of pollutants in water, air, bacteria, cancer cells and in the degradation of toxic organic compounds. TiO2 fibers∕nanofibers were chosen to act as semiconductors because they have the following characteristics: non-toxicity, insolubility in water, photostability, possibility of immobilization on solids and chemical stability in a wide pH range. Generally, fiber/nanofiber production takes place on a laboratory scale and in a single-hole capillary, where solutions flow through the capillary. These solutions can be: of a single polymer or mixtures based on polymers soluble in a common solvent. And the electrospinning technique is used to produce these polymeric fibers∕nanofibers. Thus, this work aimed to synthesize TiO2 fibers by electrospinning. These samples were heat treated between 650°C and 800°C. Characterized as: morphology by scanning electron microscopy (SEM), crystalline phases by X-ray diffraction (XRD), and photoactivity by degradation assays of 125 mL of a20 ppm solution of methyl orange dye. The results point to the most effective TiO2 sample (650 ºC) in the dye degradation, possibly due to the majority presence of the anatase phase.