Síntese e caracterização de hidrotalcitas do tipo M-MgAl (M=Ti+4, Zn+2 E Fe+3) : avaliação da atividade fotocatalítica na degradação do corante azul de metileno

Abstract

Neste trabalho foram sintetizadas, por coprecipitação a pH constante, hidróxidos duplos lamelares, HDLs, com diferentes cátions na camada brucita (Ti+4, Zn+2 e Fe+3) e diferentes ânions presentes entre as lamelas (carbonato, acetato e benzoato). Após calcinação a 500ºC, os materiais retornaram à estrutura original por contato com água ou soluções salina de carbonato, acetato ou benzoato. Os materiais foram caracterizados por DRX, FTIR, ERD, MEV e TGA. Também foi avaliada a atividade catalítica na fotodegradação do azul de metileno, AM. A obtenção dos HDLs sintetizados foi confirmada pelos difratogramas de raios X e, de acordo com as imagens de MEV, apresentaram as camadas características, inclusive após a calcinação. As distâncias interplanares aumentaram com o aumento do ânion intercalado. O efeito de memória foi confirmado após a exposição dos óxidos mistos com soluções de sais dos ânions. Em relação à atividade fotocatalítica, foi observado que os materiais são muito adsorventes, o que poderia indisponibilizar os sítios ativos onde há geração de radicais ●OH. Os HDLs que apresentaram maiores atividades foram aqueles preparados com o ânion carbonato. Os HDLs com Ti+4 apresentaram resultados comparáveis ao catalisador comercial P25 (100% de TiO2, sendo 70% anatase e 30% rutilo), tendo em vista o menor teor de TiO2 no HDL. Os HDLs com Zn+2 apresentaram resultados semelhantes aos do Ti+4. Os HDLs com Fe+3 somente foram ativos quando em reações de Fenton.

In this study layered double hydroxides, LDHs with different cations in the brucite layer (Ti+4, Zn+2 e Fe+3) and different anions between the layers (carbonate, acetate and benzoate) were synthesized by co-precipitation at constant pH. After calcination at 500°C, the structures were recovered by contact with water or salines solutions of carbonate, acetato or benzoate. The materials were characterized by XRD, FTIR, DRS, SEM e TGA and were evaluated for the methylene blue photodegradation. According to X ray diffraction, the patterns of synthetized LDHs were typical of the layered double hydroxide structure. It was observed that increasing of the intercalated anion increased interplanar distance. The SEM images showed lamellar characteristics before and after calcination. The memory effect was confirmed after exposition of the mixed oxides with anionic solutions by DRX. The photocatalytic experiments showed that the materials are good adsorbents and for this reason, the generation of ●OH radicals in the active sites was inhibited. The carbonate materials were more active than the others. The Ti+4 LDHs showed similar results to the P25. The LDHs containing Zn+2 exhibited similar results to the Ti+4. The Fe+3 LDHs were active only in Fenton reaction.