UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS

CAMPUS POÇOS DE CALDAS (MG)

JÉSSICA ARIANE DE OLIVEIRA

OBTENÇÃO DE PARTÍCULAS DE WO 3:TiO 2 APLICADAS A PROCESSOS

OXIDATIVOS AVANÇADOS PARA DESPOLUIÇÃO DE ÁGUAS

POÇOS DE CALDAS/MG

2014

JÉSSICA ARIANE DE OLIVEIRA

OBTENÇÃO DE PARTÍCULAS DE WO 3:TiO 2 APLICADAS A PROCESSOS

OXIDATIVOS AVANÇADOS PARA DESPOLUIÇÃO DE ÁGUAS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como parte dos requisitos para obtenção de grau em Engenharia Química pela Universidade Federal de Alfenas. Área de concentração: catálise heterogênea. Orientador: Profa. Dra. Tania Regina Giraldi.

POÇOS DE CALDAS/MG

2014

O482o Oliveira, Jéssica Ariane de. Obtenção de partículas de W03:TiO2 aplicadas a processos oxidativos avançados para

despoluição das águas./Jéssica Ariane de Oliveira; Orientação de Profa. Dra. Tânia Regina Giraldi. Poços de Caldas: 2014. 36 fls.: il.; 30 cm.

Inclui bibliografias: fs. 33-36

Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) –

Universidade Federal de Alfenas– Campus de Poços de Caldas, MG.

1. Fotocatálise. 2. WO3. 3. TiO2. I . Giraldi, Tânia Regina (orient.). II. Universidade Federal de Alfenas - Unifal. III. Título.

JÉSSICA ARIANE DE OLIVEIRA

OBTENÇÃO DE PARTÍCULAS DE WO 3:TiO 2 APLICADAS A PROCESSOS

OXIDATIVOS AVANÇADOS PARA DESPOLUIÇÃO DE ÁGUAS

A Banca Examinadora abaixo assinada aprova o Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como parte dos requisitos para obtenção de grau em Engenharia Química pela Universidade Federal de Alfenas. Área de concentração: catálise heterogênea.

DEDICATÓRIA

Dedico essa conquista à Deus, meus pais e irmãos.

“Nada poderá me abalar Nada poderá me derrotar Pois minha força e vitória

Tem um nome É Jesus”

AGRADECIMENTOS

À Universidade Federal de Alfenas, campus Poços de Caldas, pela oportunidade

oferecida e pelas experiências vivenciadas.

Aos professores do Instituto de Ciência e Tecnologia, especialmente aos professores

Roni, Donizetti, Patrícia, Giselle e Gabriela pela força e incentivo para o término dessa

jornada.

À minha orientadora, prof. Dra. Tania Regina Giraldi, pelos ensinamentos,

companheirismo, oportunidades e confiança deposita em mim.

À Embrapa, especialmente aos pesquisadores Cauê e Elaine, pela gentileza e auxílio

para a realização e finalização desse trabalho.

Aos meus pais, Vanilda e Chiquinho, por serem exemplos de pessoas, sempre me

apoiarem nas minhas escolhas e ajudarem na minha trajetória.

Aos meus irmãos, Janderson e Juliano, pelos conselhos e presença constantes, mesmo

à distância.

Aos meus familiares, especialmente ao Tio Silvano e Madrinha Rose, por também me

incentivarem, apoiarem e sempre se preocuparem comigo.

Às minhas companheiras de república por todas as risadas, conversas e apoio nessa

trajetória universitária.

Aos meus amigos de faculdade por todas as risadas, momentos felizes passados juntos

e pela presença constante nas ocasiões estressantes e preocupantes, tornando-as amenas, até

mesmo divertidas e alegres. Contudo, dentre os meus amigos, gostaria de agradecer

especialmente à Paula, minha eterna parceira e irmã de coração. Obrigada pela presença,

conselhos e ajuda.

Enfim, a todos que me ajudaram de alguma maneira nessa conquista, minha gratidão.

"Não há ensino sem pesquisa e pesquisa sem

ensino. Esses que-fazeres se encontram um no

corpo do outro. Enquanto ensino, continuo

buscando, reprocurando. Ensino porque

busco, porque indaguei, porque indago e me

indago. Pesquiso para constatar, constatando,

intervenho, intervindo educo e me educo.

Pesquiso para conhecer o que ainda não

conheço e comunicar ou anunciar a novidade"

Paulo Freire

RESUMO

As autoridades governamentais têm se preocupado cada vez mais com os problemas

ambientais, dentre eles, a poluição dos recursos hídricos. Assim, para o tratamento de

efluentes, geralmente, são utilizados os Processos Oxidativos Avançados (POAs), destacando-

se a fotocatálise que ocorre na presença de um semicondutor, sendo o TiO2 o mais utilizado.

Contudo, a eficiência fotocatalítica do TiO2 é comprometida pela recombinação eletrônica das

cargas fotogeradas durante os POAs. Para evitar essa recombinação, pode-se realizar a junção

com outros semicondutores, como, por exemplo, WO3:TiO2. Dessa maneira, neste trabalho

sintetizaram-se, pelo Método dos Precursores Poliméricos, partículas de TiO2 puro, WO3

puro, e em diferentes proporções mássicas de TiO2 para o estudo de suas atividades

fotocatalíticas na degradação do corante Rodamina B (RhB). Para a obtenção do citrato de Ti,

dissolveu-se ácido cítrico (AC) em água com posterior adição de isopropóxido de titânio. Já

para o citrato de W, ácido tungstico foi solubilizado em H2O2, sendo esta mistura adicionada

em uma solução aquosa de AC. Os citratos obtidos foram misturados em proporções mássicas

previamente calculadas e posteriormente adicionou-se etilenoglicol. Então, as soluções

obtidas passaram pela pirólise e pela cristalização. Dessa maneira, obtiveram-se as partículas

de WO3:TiO2. Para caracterizar as partículas, fizeram-se análises de DRX, FEG, área

superficial e PL, constatando-se que o WO3 puro apresenta a fase monoclínica e o TiO2 puro,

majoritariamente, a fase anatase. Além disso, verificou-se também que a amostra com 50%

TiO2 (m/m) apresentou a menor taxa de recombinação eletrônica e a maior área superficial

específica. Ademais, pelos ensaios fotocatalíticos realizados na região do UVC, constatou-se

que as partículas com composição 50% TiO2 (m/m) obtiveram a melhor atividade

fotocatalítica para a degradação da RhB, sendo que o corante foi degradado praticamente

100% em 60 minutos. Isto indica que nesta composição, pode estar havendo uma

recombinação de cargas entre WO3 e TiO2 que favoreça mais o processo de fotodegradação.

Palavras-chave: TiO2. WO3. Fotocatálise.

ABSTRACT

Government officials have been increasingly concerned with environmental issues, mainly

with the pollution of water resources. Thus, Advanced Oxidation Processes (AOPs) are

generally used for the treatment of effluents, highlighting the photocatalysis that occurs in the

presence of a semiconductor. TiO2 is the semiconductor the most used in photocatalysis.

However, the photocatalytic efficiency of TiO2 is compromised by electron recombination of

photogenerated charge during the POAs. To prevent such recombination, it may be added

TiO2 with other semiconductor, such as, WO3. Then, in this work, particles of pure TiO2, pure

WO3, and in different mass ratios of TiO2 were synthesized by the Method of Polymeric

Precursors to study their activities in the photocatalytic degradation of dye Rhodamine B

(RhB). To obtain the citrate Ti, it was dissolved citric acid (CA) in water with subsequent

addition of titanium isopropoxide. As for the W citrate, tungstic acid was dissolved in H2O2,

and this mixture was added to an aqueous solution of AC. So, the citrates obtained were

mixed in proportions mass previously calculated and then it was added ethylene glycol. After,

the solutions obtained passed by pyrolysis and by crystallization. Only then, particles of

WO3:TiO2 were obtained. To characterize the particles, XRD, FEG, superficial area and PL

were made. The pure WO3 presents monoclinic phase and the pure TiO2 presents, mostly, the

anatase phase. Furthermore, it was also found that the sample with 50% TiO2 (m/m) showed

the lowest rate of electron recombination and higher specific surface area. Besides, in the

photocatalytic essays performed in the UVC region, it was found that particles having the

composition 50% TiO2 (m/m) obtained better photocatalytic activity for the degradation of

RhB, and the dye was virtually 100% degraded within 60 minutes. This indicates that, in this

composition, there may be a recombination of charges between WO3 and TiO2 which helps

the process of photodegradation.

Keywords : TiO2. WO3. Photocatalysis.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Estrutura química do corante Rodamina B............................................................. 12

Figura 2 – (a) Material condutor; (b) material semicondutor; e (c) material isolante.............. 13

Figura 3 – Transições eletrônicas possíveis no processo de fotodegradação utilizando como

catalisador um semicondutor.................................................................................................... 14

Figura 4 – Esquema do reator fotocatalítico com discos.......................................................... 17

Figura 5 – Esquema representativo da síntese do citrato de titânio......................................... 19

Figura 6 – Esquema representativo da síntese do citrato de tungstênio................................... 20

Figura 7 – Representação do fotoreator................................................................................... 22

Figura 8 – Difratogramas de raios-X das amostras de catalisadores........................................ 23

Figura 9 – Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo das amostras: (a) 100W0T; (b)

90W10T; (c) 80W20T; (d) 50W50T; (e) 20W80T; (f) 10W90T e (g)

0W100T.................................................................................................................................... 26

Figura 10 – Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo das amostras e seus respectivos

histogramas de distribuiçao de tamanho: (a) 80W20T; (b) 10W90T; e (c)

50W50T.................................................................................................................................... 28

Figura 11 – Partículas de WO3 puro na fase monoclínica…………………………………… 29

Figura 12 – Imagem de Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo de TiO2 puro.......... 29

Figura 13 – Espectros de fotoluminescência das amostras. Todas as intensidades foram

normalizadas para a amostra mais intensa (50W50T).............................................................. 30

Figura 14 - Ensaios fotocatalíticos na região UVC.................................................................. 31

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Composição das amostras preparadas de catalisadores............................................ 20

Tabela 2. Área superficial específica das amostras, determinada pela equação de BET......... 25

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS AC – Ácido Cítrico

BC – Banda de Condução

BET – Método Brunauer-Emmet-Teller de Análise da Área Superficial e Porosidade

BV – Banda de Valência

CI – Citratos

CTAB – Brometo de Cetiltrimetilamônio

DRX – Difração de Raios-X

EG – Etilenoglicol

FEG – Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo

HOMO – Orbital Molecular Ocupado de Maior Energia

LUMO – Orbital Molecular Não Ocupado de Menor Energia

PL – Espectroscopia de Fotoluminescência

POAs – Processos Oxidativos Avançados

RhB – Rodamina B

UV – Ultravioleta

SUMÁRIO 1. Introdução........................................................................................................................... 12

2. Justificativa......................................................................................................................... 17

3. Objetivos.............................................................................................................................. 18

4. Metodologia......................................................................................................................... 18

4.1. Síntese............................................................................................................................... 19

4.2. Caracterizações das partículas........................................................................................... 21

4.3. Ensaios fotocatalíticos....................................................................................................... 21

5. Resultados e discussão........................................................................................................ 22

5.1. Caracterizações das partículas…………………………………………………………... 22

5.1.1. Estrutura cristalina…………………………………………………………………….. 22

5.1.2. Área superficial……………………………………………………………………….. 24

5.1.3. Análise morfológica…………………………………………………………………... 25

5.1.4. Avaliação da transição eletrônica……………………………………………………... 29

5.2. Fotocatálise……………………………………………………………………………… 30

6. Conclusão………………………………………………………………………………… 32

7. Perspectivas futuras……………………………………………………………………... 33

REFERÊNCIAS……………………………………………………..................................... 33

12

1. Introdução

O controle da poluição ambiental e a busca pelo desenvolvimento sustentável

constituem um dos tópicos de maior relevância da atualidade. Assim, diversas pesquisas têm

sido realizadas para o desenvolvimento de produtos e tecnologias sustentáveis, que possam não

agredir a biosfera, aumentar a eficiência do consumo energético e reduzir a utilização de

recursos naturais não renováveis, bem como atuar na remediação dos danos causados pela ação

do homem.

Dentre os materiais funcionais, um destaque especial pode ser dado aos catalisadores,

que são substâncias que aumentam a velocidade de reações químicas (FOGLER, 1999). Os

catalisadores podem tanto ser usados para a obtenção de produtos de consumo, como o

biodiesel, quanto no tratamento de meios contaminados, como na mineralização de poluentes

de águas industriais. Neste projeto, buscar-se-á desenvolver catalisadores ambientais

nanométricos ou fotocatalisadores, para tratamento de água na degradação de corantes têxteis,

especificamente do corante Rodamina B (RhB), cuja estrutura química está ilustrada na Figura

1.

Figura 1. Estrutura química do corante Rodamina B. Fonte: Rocha, 2010.

Com relação ao tratamento de resíduos líquidos, há diversas possibilidades que

incluem uso de processos biológicos ou extração de fases com sólidos adsorventes. Contudo,

um método que ganhou muita atenção nos últimos 20 anos consiste nos Processos Oxidativos

Avançados (POAs) intermediados por catalisadores heterogêneos – compostos normalmente

sólidos que catalisam reações químicas com reagentes na fase líquida ou gasosa, sendo que o

produto da reação geralmente também se encontra na fase líquida ou gasosa (FOGLER,

1999). O POA foi descoberto no início dos anos 70 com observação da quebra da água por

irradiação ultravioleta na superfície do TiO2 (MILLS, LE HUNTE, 1997; JARDIM,

TEIXEIRA, 2004), mas foi somente nos anos 90 que o uso de processos fotocatalíticos

13

visando a degradação de poluentes teve seu auge (BAYATI, GOLESTANI-FARD,

MOSHFEGH, 2010; FOX, DULAY, 1993; ASAHI, et al., 2001).

O POA consiste, geralmente, na geração de radicais livres hidroxila (agentes

oxidantes) capazes de atacar ou reagir com poluentes orgânicos, podendo causar a

mineralização dos mesmos, formando, assim, compostos não tóxicos como CO2 e H2O. Uma

das suas principais vantagens em comparação com os demais tipos de tratamentos – como,

por exemplo, a adsorção – é o fato de que os poluentes orgânicos são destruídos e não apenas

transferidos de uma fase para outra (FERREIRA, DANIEL, 2004). Entretanto, fontes de baixa

energia, como a luz solar, geralmente não são eficientes para excitar os fotocatalisadores

usualmente empregados no tratamento dos resíduos, sendo necessária a utilização de radiação

com maior energia – usualmente a radiação ultravioleta (UV) (MOURÃO et al. 2009).

Geralmente são utilizados como catalisadores heterogêneos ou fotocatalisadores, os

semicondutores. Estes são materiais que possuem uma banda de condução (BC) vazia e uma

banda de valência (BV) completa, sendo que ambas as bandas não são separadas por uma

grande energia (denominada gap), possibilitando, então, que elétrons possam ser excitados da

BV a BC e, consequentemente, que corrente elétrica possa ser conduzida (ATKINS et al.

2006). A Figura 2 ilustra esquematicamente as diferenças existentes entre materiais

condutores, semicondutores e isolantes.

Figura 2. (a) Material condutor; (b) material semicondutor; e (c) material isolante. Fonte: Próprio autor.

A Figura 3 esquematiza as transições eletrônicas possíveis no processo de

fotodegradação de um corante orgânico utilizando-se como catalisador um semicondutor. A

fotoexcitação do corante orgânico (etapa 1) resulta na transição de elétrons do Orbital

14

Molecular Não Ocupado de Menor Energia (LUMO) do corante para a BC do semicondutor

(etapa 2). Esses elétrons na BC podem, então, seguir três caminhos possíveis (LIBANORI et

al. 2009):

a) podem retornar para o Orbital Molecular Ocupado de Maior Energia (HOMO) do

corante (etapa 3 – recombinação eletrônica com a consequente regeneração do corante)

(LIBANORI et al. 2009);

b) podem combinar-se com um buraco na BV do semicondutor (etapa 4) (LIBANORI

et al. 2009);

c) podem ser capturados por outra espécie (etapa 5) (LIBANORI et al. 2009).

Observa-se que o rendimento total desse processo é afetado principalmente pela

recombinação eletrônica (CERVANTES, ZAIA, SANTANA, 2009) entre o semicondutor e o

corante.

Figura 3. Transições eletrônicas possíveis no processo de fotodegradação utilizando como catalisador um semicondutor. Fonte: Libanori et al. 2009.

Dentre os óxidos metálicos semicondutores utilizados como fotocatalisadores,

destacam-se o TiO2, ZnO, WO3, SrO3, Fe2O3 (CERVANTES, ZAIA, SANTANA, 2009),

CdS, ZnS, BiO3 (FERREIRA, DANIEL, 2004), CuO e Ga2O3 (MOURÃO et al. 2009), sendo

que o TiO2 é o mais aplicado em fotocatálise, devido à sua não toxidade, alta atividade

fotoquímica, baixo custo, estabilidade em sistemas aquosos, estabilidade química em uma

ampla faixa de pH (CERVANTES, ZAIA, SANTANA, 2009), fotoestabilidade (FERREIRA,

15

DANIEL, 2004), excelente atividade fotocatalítica e inércia química e biológica. Já as

desvantagens da utilização do TiO2 como fotocatalisador em larga escala são os fatos da sua

região de resposta se localizar na região UV, representando apenas 5% de toda a energia

solar; e de existir uma rápida recombinação das cargas fotogeradas (elétron/buraco) (LV et al.

2011).

Neste contexto, no que diz respeito à busca do ajuste das propriedades de óxidos

funcionais, vários fatores são essenciais. Dentre eles, uma ferramenta importante é promover

a alteração da estrutura física e eletrônica dos óxidos por meio da dopagem. Esta estratégia

possibilita a incorporação de novos elementos na estrutura reticular, o que permite alterar o

posicionamento das bandas de condução e valência (variando o band gap), e

consequentemente modificar os mecanismos de difusão, crescimento de grão e sinterização,

alterando características químicas como acidez da superfície e criando sítios de adsorção

(CALLISTER, 2002).

Um sistema que tem apresentado eficiência fotocatalítica com a dopagem é o sistema

WO3:TiO2. Bayati e colaboradores (2010) verificaram por resultados de estudos

fotocatalíticos, utilizando o corante azul de metileno, que não houve variação significativa na

concentração do corante ao se usar TiO2 puro como catalisador. Contudo, WO3:TiO2

apresentaram melhor atividade fotocatalítica. Os autores justificam a melhoria na taxa de

degradação à diminuição do gap do sistema em relação ao TiO2 puro. Enquanto o TiO2 puro

apresenta gap de 3,21 eV, o sistema WO3:TiO2 apresenta gap de 2,88 eV. Assim, após a

dopagem e a diminuição do gap, a radiação tem energia suficiente para gerar pares elétrons-

buraco, promovendo desta forma a degradação do corante.

Já Yang e colaboradores (2010) estudaram a fotoredução do Cr6+ utilizando nanotubos

de WO3 dopados com Ti. O material foi obtido por aquecimento anódico do TiO2 e pré-

carregado com ácido peroxotunguístico. Impulsionado pela força de atração eletrostática, a

carga negativa do ácido se ordenou uniformemente à matriz do TiO2 (carregada

positivamente), gerando solução sólida após tratamento térmico. Esta solução sólida formada

acarretou no aumento da fotoatividade do catalisador, devido ao aumento da faixa de absorção

na região do visível.

Ressalta-se que pouco foi encontrado na literatura referente ao estudo da degradação

da RhB utilizando como catalisador o sistema WO3:TiO2. Dingning e colaboradores (2008)

prepararam o nanocompósito WO3:TiO2 pelo método hidrotermal, utilizando o surfactante

brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB). Verificaram que a atividade fotocatalítica do

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compósito é maior do que do TiO2 puro, devido a efeitos de recombinação do par elétron-

buraco.

Além disso, constatou-se também que não existem informações na literatura que

reportem o sistema WO3:TiO2 obtido pelo Método dos Precursores Poliméricos. Assim,

pretende-se estudar a atividade fotocatalítica do sistema WO3:TiO2 obtido pelo referido

método na fotodegradação da RhB.

O Método dos Precursores Poliméricos consiste em isolar cátions metálicos em

cadeias poliméricas, compostas geralmente por ácido cítrico e etilenoglicol. Esta cadeia

consiste primeiramente na reação do metal com um agente complexante, geralmente, o ácido

cítrico. Uma vez que os metais são complexados nos sítios ativos do ácido cítrico, o citrato

metálico é então formado. Por fim, as moléculas de citrato são polimerizadas com a adição de

um agente polimerizante, usualmente etilenoglicol (GIRALDI, 2003). Enfim, para a obtenção

dos óxidos cerâmicos, a solução polimérica deve ser submetida a tratamentos térmicos

adequados para a eliminação de matéria orgânica e cristalização das partículas. Deve-se dizer

que o Método dos Precursores Poliméricos apresenta como vantagem a homogeneidade

composicional das partículas e vem sendo estudado com êxito para vários materiais nas mais

diversas aplicações (LEITE et al. 2000; ROSÁRIO, PEREIRA, 2002).

Ressalta-se que apesar do presente estudo possuir caráter científico, o mesmo também

apresenta elevado potencial para aplicação industrial. Com o projeto proposto, futuros estudos

podem ser realizados a fim de desenvolver reatores com fonte de energia artificial, em

especial, fonte de radiação UV.

Um exemplo de reator é o elaborado por Vianna e Tôrres (2008) para a degradação de

corantes ácidos, tais como, triarilmetanos, xantenos e azos, pelos POAs. O reator possui um

disco que rotaciona dentro de um reservatório contendo o corante a ser degradado. Assim, a

metade inferior do disco fica imersa na solução e a metade superior é exposta ao ar. Além

disso, a metade superior é constantemente irradiada por lâmpadas UV. Este tipo de reator tem

como vantagem a não necessidade de oxigenação do meio reacional, visto que o processo

oxidativo é sustentado pela própria difusão do oxigênio do ar. Ademais, os fótons advindos

da radiação UV chegam com maior facilidade aos catalisadores devido ao fato de que há a

formação de um filme delgado na metade superior do disco. Esse filme delgado favorece a

penetração dos fótons em efluentes com forte coloração devido à presença de corantes, já que

os mesmos muitas vezes se comportam como filtros e evitam a reação de fotodegradação

(VIANNA; TÔRRES, 2008).

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Existem registros de operação desse reator com discos no modo batelada e também em

regime contínuo e no estado estacionário. Contudo, Vianna e Tôrres (2008) operaram no

modo batelada e realizaram algumas adaptações no reator com disco rotatório de baixa

velocidade, conforme ilustrado na Figura 4. Os pesquisadores utilizaram como catalisadores

partículas de TiO2 com tamanho na ordem de 30 nm, área superficial de 50 ± 15 m2.g-1 e

composição de 70% fase anatase e 30% rutilo (VIANNA; TÔRRES, 2008).

Figura 4. Esquema do reator fotocatalítico com discos. Fonte: Vianna; Tôrres, 2008.

O disco do reator é feito de alumínio, e em ambas as faces do mesmo são acoplados

discos de vidro jateado. Então, os discos são lavados com detergente e ácido nítrico diluído

(10%). Posteriormente, são realizadas 10 aplicações sucessivas de uma suspensão a 1% TiO2

em pH 3 (ajustado com ácido nítrico). Depois de cada aplicação, escoa-se a solução e a placa

é seca com ar quente. Enfim, para assegurar uma melhor fixação do catalisador, os discos são

mantidos por 1 hora em estufa à 100ºC. O volume útil do reator representado pela Figura 4 é

de 4,5 L e a velocidade angular utilizada é de 20 rpm, visto que nessa velocidade a

transferência de massa não possui limitações, consequentemente, fazendo com que o reator se

encontre perfeitamente misturado (VIANNA; TÔRRES, 2008).

2. Justificativa

Apesar do grande número de fotocatalisadores estudados, ainda se busca encontrar

materiais com elevado desempenho, bem como ter uma maior compreensão sobre o

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funcionamento dos materiais já bem estabelecidos. Assim, propõe-se avaliar o potencial

fotocatalítico de sistemas derivados do WO3. Estes materiais devem ser produzidos na forma de

pós, por rota química de forma a se procurar estabelecer uma correlação entre rota sintética,

microestrutura e desempenho fotocatalítico dos materiais.

Ademais, para que ocorra o surgimento de um novo processo industrial, primeiramente

é necessário que o processo químico e todas as suas variáveis sejam detalhadamente estudados

em laboratório, para posteriormente ser aplicado em escala piloto e, então, em escala industrial.

Assim, a afirmação de Gambetta representa a principal justificativa do projeto:

Em linhas gerais uma boa fase de pesquisa em bancada gera resultados sólidos e confiáveis que permitem afirmar que a tecnologia é promissora. A partir desse ponto é realizado o desenvolvimento de um processo a ser transposto em uma planta piloto, de forma a verificar a viabilidade técnica e econômica da tecnologia proposta. A partir do projeto da planta piloto e das informações obtidas ao longo de sua operação, pode-se iniciar um projeto de planta industrial, levando em conta as características técnicas e econômicas, que permitirão construir uma planta industrial competitiva (GAMBETTA, p. 2).

3. Objetivos

O objetivo geral do presente projeto é avaliar o potencial fotocatalítico de óxidos

nanoestruturados para a degradação de poluentes em água. As estruturas a serem estudadas –

sintetizadas pelo Método dos Precursores Poliméricos – serão WO3 puro, TiO2 puro e as

misturas entre WO3:TiO2, denominadas heteroestruturas. O objetivo desta etapa é utilizar

óxidos tradicionais de forma combinada para aumentar a eficiência fotocatalítica. Ao longo do

projeto estes materiais serão sintetizados, caracterizados e seu potencial fotocatalítico avaliado.

Além disso, pretende-se utilizar a RhB como molécula modelo de contaminantes

orgânicos, uma vez que suas características já foram bastante estudadas. Nesta etapa, o foco

será a otimização das variáveis de síntese das nanopartículas catalisadoras sintetizadas.

4. Metodologia

O trabalho foi dividido em três etapas: (a) síntese das partículas; (b) caracterização das

partículas, e (c) estudos fotocatalíticos. A seguir estas etapas serão descritas com mais

detalhes.

19

4.1. Síntese

O Método dos Precursores Poliméricos consiste na formação de um citrato metálico,

com posterior adição de etilenoglicol para promover a polimerização. Uma vez que foram

obtidas partículas compostas pela mistura de W e Ti, inicialmente foram sintetizados os

citratos de titânio e tungstênio separadamente, para que posteriormente os mesmos fossem

misturados em proporções mássicas previamente calculadas.

Para a obtenção do citrato de titânio, dissolveu-se ácido cítrico (AC) em água

deionizada com posterior adição de isopropóxido de titânio em uma proporção molar de 3:1

(AC:Ti). A solução ficou sob constante agitação e foi aquecida a 70 oC durante 30 min para

complexação (COSTA et al. 2006). A Figura 5 ilustra o esquema representativo da síntese do

citrato de titânio.

Figura 5. Esquema representativo da síntese do citrato de titânio. Fonte: Próprio autor.

Já para o citrato de tungstênio, ácido túngstico foi solubilizado em aproximadamente

50 ml de H2O2, sendo esta mistura adicionada em uma solução aquosa de AC em uma

proporção molar de 10:1 (AC:W). Essa solução também ficou sob constante agitação e foi

aquecida a 70 oC durante 30 min (DOMINGUES, 2007). A Figura 6 ilustra o esquema

representativo da síntese do citrato de tungstênio.

20

Figura 6. Esquema representativo da síntese do citrato de tungstênio. Fonte: Próprio autor.

Os citratos (CI) obtidos foram misturados em proporções mássicas previamente

calculadas. Estas proporções estão descritas na Tabela 1. Após a mistura, adicionou-se

etilenoglicol (EG), em proporção mássica de 40:60 (EG:CI), para promover a polimerização.

As soluções obtidas foram pirolisadas a 300 oC por 2 horas, a uma taxa de aquecimento de 5 oC/min. Os materiais resultantes foram, então, desaglomerados com auxílio de almofariz e

pistilo e em seguida calcinados a 500 oC por 2 horas, a uma taxa de aquecimento de 10 oC/min, obtendo-se assim as partículas de WO3, TiO2 e WO3:TiO2 (PARIS, 2000). Às

composições WO3:TiO2 dá-se o nome de heteroestrutura, uma vez que há um considerável

percentual (acima de 10%) de WO3 ou TiO2.

Tabela 1. Composição das amostras preparadas de catalisadores.

Composição Amostra 100%WO3 100W0T

90%WO3:10%TiO2 90W10T 80%WO3:20%TiO2 80W20T 50%WO3:50%TiO2 50W50T 20%WO3:80%TiO2 20W80T 10%WO3:90%TiO2 10W90T

100%TiO2 0W100T Fonte: Próprio autor.

21

4.2. Caracterizações das partículas

Para o estudo das partículas como catalisadores, foi obtido um conjunto de

caracterizações realizadas em parceria com a Embrapa Instrumentação – São Carlos (SP),

conforme descrito a seguir.

Para a verificação da cristalinidade e das fases existentes nas partículas de WO3 e

TiO2, foi utilizada a técnica de Difração de Raios-X (DRX), na qual efetuou-se uma varredura

θ-2θ, com intervalo 2θ de 05 a 85º. O equipamento utilizado foi o difratômetro Shimadzu,

modelo XRD-6000, de 30kV e 30mA, contendo monocromador de grafite. Já a área superficial

específica foi determinada por adsorção física de nitrogênio (BET) a 77K, em equipamento

Micromeritics ASAP 2000.

Além disso, para análise morfológica, foram obtidas imagens de Microscopia

Eletrônica por Emissão de Campo (FEG), em equipamento JEOL, modelo JSM6701F.

Para avaliar a transição eletrônica das partículas semicondutoras, espectros de

Fotoluminescência (PL) foram obtidos em equipamento Perkin Elmer luminescence

spectrometer (model LS-50b). As amostras foram dispersas em água, com concentração 0,5

mg.L-1, e excitadas a 254 nm. Os espectros de emissão foram coletados a um ângulo de

incidência de 90°.

Com este conjunto de caracterizações, e acoplado aos ensaios fotocatalíticos, foi

possível identificar e justificar a melhor composição das partículas estudadas no presente

trabalho, a serem aplicadas como fotocatalisadores para degradação de poluentes orgânicos.

4.3. Ensaios fotocatalíticos

No presente trabalho, os ensaios fotocatalíticos foram realizados em reator de bancada,

composto por uma caixa com lâmpadas UVC acopladas à tampa, e por um sistema de

resfriamento constituído por serpentinas de cobre. A Figura 7 ilustra o sistema descrito.

Ressalta-se que a radiação UV é subdividida em três regiões – com diferentes comprimentos

de onda –, as quais são UVA (320 – 400 nm), UVB (290 – 320 nm) e UVC (100 – 290 nm)

(BALOGH et al. 2011).

22

Figura 7. Representação do fotoreator. Fonte: Próprio autor.

Logo, a degradação da RhB foi avaliada por ensaios fotocatalíticos com irradiação na

região do UVC. Assim, uma solução aquosa de RhB 5 mg/l (Contemporary Chemical

Dynamics) foi preparada. Em seis diferentes béqueres foram adicionados 50 ml dessa solução

e, em cada um, 0,01 g de uma das amostras dos catalisadores preparados. Em outro béquer foi

adicionada somente a solução aquosa de RhB. O sistema foi mantido à temperatura ambiente,

sob constante agitação e iluminado por quatro lâmpadas UVC (Philips TUV, 15W, emissão

máxima de 254 nm). A degradação do corante foi monitorada por medidas de absorbância,

realizadas em um espectrômetro UV-vis (Shimadzu UV-1601PC), em diferentes tempos de

exposição à luz.

5. Resultados e discussão

5.1. Caracterizações das partículas

Uma vez que o presente trabalho tem como enfoque sintetizar e aplicar catalisadores

na descontaminacão de águas, é essencial que as propriedades das partículas sejam estudadas

e interpretadas. Sendo assim, um conjunto de técnicas de caracterizações foi empregado, de

tal forma que uma complemente a outra e permita chegar a informações essenciais para o

entendimento do funcionamento destes catalisadores. Os principais pontos que merecem

enfoque no presente trabalho são: estrutura cristalina, área superficial, análise morfológica e

avaliação da transição eletrônica, propriedade esta intrínseca em semicondutores. Abaixo

serão discutidos os resultados obtidos a partir das técnicas de caracterização aqui citadas.

5.1.1. Estrutura cristalina

Para a determinação das fases cristalinas do material sintetizado, utilizou-se a técnica

de Difração de Raios-X (DRX). Ao se incidir um feixe de raios-X sobre o material, ocorre

23

uma interação dos raios com os átomos, podendo originar, pois, o fenômeno de difração

(ALBERS, et al., 2002). Contudo, para que ocorra a difração é necessário que a Lei de Bragg,

Equação 1, seja satisfeita.

�� = 2����� (1)

onde � representa a ordem da reflexão – cujo valor pode assumir qualquer número inteiro –; �

é o comprimento de onda do feixe de raios-X; �, a distância entre os planos atômicos do

material; e �, o ângulo de incidência do feixe de raios-X sobre o plano cristalino da amostra

(CALLISTER Jr., 2011).

Assim, são construídos gráficos denominados de difratogramas, que mostram a

intensidade do feixe difratado em função do ângulo de difração aferido experimentalmente

(2�). Os picos de alta intensidade são originados quando a Lei de Bragg é obedecida por

algum conjunto de planos cristalográficos (CALLISTER Jr., 2011). Devido ao fato de que

cada cristal tem uma distância interplanar característica, a intensidade do pico de difração em

função do ângulo de incidência do feixe de raios-X varia conforme a amostra, podendo-se,

assim, realizar a determinação da fase cristalina de cada material por meio de comparações

com fichas cristalográficas encontradas na literatura para diferentes tipos de compostos

(ALBERS, et al., 2002). Dessa maneira, a Figura 8 ilustra os difratogramas de raios-X das

amostras sintetizadas pelo Método dos Precursores Poliméricos.

Figura 8. Difratogramas de raios-X das amostras de catalisadores. Fonte: Próprio autor.

24

Pela análise da Figura 8, pode-se afirmar que a intensidade dos picos do difratograma

varia com a composição das amostras, evidenciando que os arranjos atômicos das partículas

sofrem alterações com a variação da porcentagem de TiO2 na rede cristalina. Além disso,

comparando-se os picos teóricos, que podem ser encontrados na literatura, com os picos de

difração experimentais do WO3 e do TiO2, pode-se dizer que todos os picos de difração da

amostra 100W0T correspondem à fase monoclínica (JPDS: 043-1035). Já o difratograma da

amostra 0W100T apresenta, majoritariamente, picos relativos à fase anatase (JPDS: 089-

4921), mas também é possível encontrar, em 2θ = 27o, um pequeno pico de difração referente

à fase rutilo. Ressalta-se que a fase anatase do TiO2 é a mais indicada para aplicação em

fotocatálise, visto que a mesma possui a menor taxa de recombinação eletrônica, e

consequentemente, melhor atividade fotocatalítica (MENDONÇA, RIBEIRO, 2011).

Para as amostras 90W10T, 80W20T e 50W50T, verifica-se uma mistura de ambas as

fases cristalinas de TiO2 e WO3. Observa-se também uma anomalia na amostra 50W50T: os

picos de difração da mesma não são bem definidos, indicando que as partículas da amostra

são amorfas, ou seja, apresentam baixa cristalinidade e não estão organizadas de forma

ordenada no material.

Com relação às amostras 20W80T e 10W90T, não se observam picos de difração

referentes à fase monoclínica do WO3. Acredita-se que assim como ocorre em 50W50T, o

óxido de tungstênio presente nas amostras 20W80T e 10W90T também se encontra na fase

amorfa, fazendo com que o aparelho não detectasse os seus picos de difração.

5.1.2. Área superficial

A área superficial específica foi determinada pelo Método Brunauer-Emmet-Teller de

Análise da Área Superficial e Porosidade (BET). Esta técnica consiste na adsorção de gases,

geralmente nitrogênio, na superfície da amostra. Obtém-se, então, uma isoterma de adsorção e

a partir da equação BET, Equação 2, é possível determinar o número de moléculas requerido

para a formação de uma monocamada gasosa em torno da partícula, e devido ao fato de que a

área da molécula de gás é conhecida ou estimada, pode-se definir a área superficial específica

do material (SANTANA et al. 2012).

=�� ��

������[��� �����

��

(2)

onde é a quantidade de gás adsorvido (mL); �, capacidade de adsorção na monocamada;

25

��, constante relacionada com o tamanho do poro; �, pressão; e ��, pressão de saturação do

gás (PORPINO, 2009).

A Tabela 2 contém as informações obtidas referentes à área superficial das amostras

sintetizadas de catalisadores.

Tabela 2. Área superficial específica das amostras, determinada pela equação BET.

Amostra Área superficial específica (m2.g-1) 100W0T 2,2 90W10T 24,3 80W20T 37,1 50W50T 107,6 20W80T 97,4 10W90T 68,2 0W100T 87

Fonte: Próprio autor.

Como pode ser verificado, a área superficial obtida para a amostra 0W100T foi de 87

m2.g-1, que é consistente com a área superficial da fase anatase obtida pelo mesmo

procedimento em diversos outros trabalhos (RAMOS-DELGADO et al. 2013). Constatou-se

também que a área superficial de 100W0T foi menor do que a das outras amostras e esse fato

pode ser relacionado aos aglomerados hidratados após a síntese. Possivelmente estes

aglomerados reduziriam a superfície efetiva, sendo que isso também já foi observado em

trabalhos anteriores (SONGARA et al. 2012). Em relação às heteroestruturas, uma alta área

superficial foi obtida para 50W50T (107,6 m2.g-1) em relação às demais amostras. Este é um

fator positivo para aplicação em catálise, uma vez que a área superficial é de grande

importância para tal aplicação.

Deve-se ressaltar que as áreas superficiais obtidas não podem ser determinadas pela

média das áreas superficiais isoladas dos pós, ou seja, um efeito sinergístico acontece durante

a síntese, aumentando as áreas determinadas. Por exemplo, para o pó da amostra 50W50T, a

média entre as áreas superficiais de TiO2 e WO3 (87 e 2,2 m2.g-1, respectivamente) fornece o

valor 44,6 m2.g-1. Entretanto, o valor real obtido para essa amostra (107,6 m2.g-1) demonstra

que, durante o processo de calcinação, a separação de fases confere um efeito sinergístico

para o aumento da área superficial.

5.1.3. Análise morfológica

Para a determinação da morfologia de todas as amostras, foram realizadas análises por

Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo (FEG), conforme ilustrado pela Figura 9.

26

Figura 9. Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo das amostras: (a) 100W0T; (b) 90W10T; (c) 80W20T; (d) 50W50T; (e) 20W80T; (f) 10W90T e (g) 0W100T. Fonte: Próprio autor.

27

Na Figura 9(g), observam-se aglomerados de partículas de TiO2 puro. Na Figura 9(b) a

9(f), é possível identificar aglomerados de WO3 encobertos com TiO2, sendo o grau de

revestimento crescente conforme o teor de TiO2. A menor área superficial verificada pela

análise BET para 100W0T pode ser relacionada com a morfologia das suas partículas, ou seja,

alta segregação e aglomeração, conforme verificado na Figura 9(a). Os maiores aglomerados

nas heteroestruturas foram relacionados às partículas de WO3 com tamanho médio na ordem

de micrômetros.

Deve-se destacar que a amostra 100W0T apresenta uma morfologia diferente em

relação às demais amostras. Esse fato é importante uma vez que demonstra que a co-síntese

com TiO2 induz a uma mudança na morfologia do WO3, provavelmente devido à separação de

fases durante a etapa de calcinação.

Para avaliar a distribuição de tamanho das partículas, três amostras foram

selecionadas, uma delas com baixa porcentagem de TiO2, a outra com alta porcentagem de

TiO2 e a última com porcentagem intermediária de TiO2. Assim, a Figura 10 ilustra as

imagens das amostras 80W20T, 50W50T e 10W90T, com os seus respectivos histogramas de

distribuição de tamanho de partícula.

De acordo com a Figura 10(c), verifica-se que a amostra 50W50T apresenta uma

heteroestrutura mais homogênea em relação às demais amostras. Acredita-se também que a

referida amostra apresenta uma estrutura amorfa, já que as suas partículas aparentemente não

exibem um contorno de grão definido. Essa suposição é sustentada pelo seu difratograma de

raios-X, apresentado na Figura 8, que também demonstra que a amostra 50W50T possui baixa

cristalinidade.

Pela Figura 10(a), pode-se dizer que a amostra 80W20T apresenta partículas que

variam entre 20-90 nm, contudo a distribuição de tamanho é deslocada ligeiramente para a

esquerda, demonstrando que a maior frequência de tamanho de partícula fica em torno da

faixa de 30-50 nm. Observa-se que o contorno de grãos dessas partículas é consistente com a

encontrada na literatura para partículas de WO3 puro. A Figura 11 ilustra imagens de

partículas de WO3 puro na fase monoclínica com composição controlada (oxidado ou

parcialmente reduzido) preparadas por Szilágyi e colaboradores (2012). Verifica-se que as

partículas ilustradas pela Figura 10(a) possuem características semelhantes das ilustradas na

Figura 11, já que 80W20T possui uma pequena porcentagem de Ti que não interfere

consideravelmente no contorno de grão da amostra.

De acordo com a Figura 10(b), pode-se afirmar que a amostra 10W90T apresenta

partículas variando entre 8-24 nm. Entretanto, essa distribuição de tamanho de partícula não é

28

uniforme, concentrando-se em torno de 14-18 nm. Salienta-se que o contorno de grão dessas

partículas também é semelhante com o das encontradas na literatura para partículas de TiO2

puro. A Figura 12 ilustra as partículas de TiO2 puro sintetizadas por Rahman e colaboradores

(2010).

Figura 10. Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo das amostras e seus respectivos histogramas de distribuiçao de tamanho: (a) 80W20T; (b) 10W90T; e (c) 50W50T. Fonte: Próprio autor.

29

Figura 11. Partículas de WO3 puro na fase monoclínica. Fonte: Szilágyi et al, 2012.

Figura 12. Imagem de Microscopia Eletrônica por Emissão de Campo de TiO2 puro. Fonte: Rahman et al. 2010.

Portanto, analisando-se a Figura 10 é possível dizer que as partículas sintetizadas pelo

Método dos Precursores Poliméricos se encontram na escala nanométrica. Além disso,

verifica-se que a amostra 10W90T possui partículas com morfologia esférica e diâmetros

menores quando comparadas às da amostra 80W20T.

5.1.4. Avaliação da transição eletrônica

A Espectroscopia de Fotoluminescência (PL) é uma técnica que permite a

determinação de defeitos e impurezas em semicondutores (BURGER, 2011) e se baseia na

emissão radiativa espontânea dos materiais (LAURETO, et al., 2005). Neste trabalho,

espectros PL, Figura 13, foram obtidos para uma melhor compreensão do comportamento

fotocatalítico, uma vez que foto-efeitos são dependentes das características eletrônicas das

nanopartículas.

30

Figura 13. Espectros de fotoluminescência das amostras. Todas as intensidades foram normalizadas para a amostra mais intensa (50W50T). Fonte: Próprio autor.

Os espectros PL foram obtidos pela excitação a 254 nm, visto que esse comprimento de

onda é o mesmo utilizado em ensaios fotocatalíticos sob luz UV. As intensidades PL podem ser

entendidas como inversamente proporcionais à presença de centros de recombinação nas

amostras, considerando-se que decaimentos radioativos não ocorrem. Como pode ser verificada

pela Figura 13, a amostra 50W50T apresentou maior intensidade do que as demais.

Possivelmente esta razão mássica proporciona uma menor recombinação de cargas, devido à

formação de interface, e consequentemente um aumento na sua atividade fotocatalítica. Pode-se

afirmar também que as amostras sintetizadas apresentaram uma região de absorção no UV,

sendo que o TiO2 apresentou um pico de emissão de aproximadamente 370 nm, correspondente

a 3,35 eV e em boa concordância com a banda de energia da fase anatase.

5.2. Fotocatálise

Uma vez feito o estudo morfológico das heteroestruturas, foram realizados ensaios

fotocatalíticos para a degradação da RhB. A Figura 14 ilustra resultados da fotodegradação,

na região UVC, do corante na presença dos diferentes catalisadores sintetizados. A

diminuição da concentração do corante (C/Co) indica que a RhB foi oxidada completa ou

parcialmente.

31

Figura 14. Ensaios fotocatalíticos na região UVC. Fonte: Próprio autor.

De acordo com a Figura 14, é possível verificar que a presença dos catalisadores

acelera o processo de degradação da RhB sob luz UVC, já que a solução de RhB pura não

apresentou alteração considerável de concentração. Além disso, constata-se que a amostra

50W50T apresenta a melhor atividade fotocatalítica, devido ao fato de que as partículas da

mesma degradaram o corante quase totalmente em 40 minutos de ensaio. Também se pode

dizer que as amostras 90W10T, 80W20T e 20W80T apresentaram boa atividade

fotocatalítica, visto que as mesmas degradaram consideravelmente a RhB em

aproximadamente 90 minutos de ensaio.

A amostra M-50W50T é uma mistura dos pós dos óxidos isolados, ou seja, misturou-

se 5 mg de TiO2 com 5 mg de WO3, sendo que o pó resultante foi adicionado à uma solução

de RhB pura para a realização dos testes de fotodegradação do corante. Constatou-se que a

atividade fotocatalítica de M-50W50T é consideravelmente inferior à da heteroestrutura

50W50T, evidenciando, pois, que é necessário haver a co-síntese para que se obtenha uma

atividade fotocatalítica apreciável no material.

Ademais, em geral, melhores atividades fotocatalíticas foram verificadas nas

heteroestruturas quando comparadas aos óxidos isolados. Provavelmente, pode-se explicar

esse fato pela recombinação de cargas entre WO3 e TiO2, auxiliando, pois, o processo de

fotodegradação. Observa-se também que, após 180 min, todas as heteroestruturas

32

proporcionaram bons níveis finais de degradação, ou seja, pode-se encontrar o resíduo abaixo

de 5%.

Essas diferenças podem ser correlacionadas às áreas superficiais aferidas, sendo

possível verificar uma grande influência da área superficial na atividade fotocatalítica das

amostras. Aquelas com grande área superficial apresentaram mais fotoatividade,

especialmente a amostra 50W50T. Assim, além do efeito de interface para as heteroestruturas,

a área superficial pode influenciar o número total de sítios ativos e consequentemente na

degradação da RhB.

Desta maneira, resumindo brevemente as informações obtidas pelas análises

realizadas, verificou-se por DRX que a amostra 100W0T é composta pela fase monoclínica e

a 0W100T, majoritariamente pela fase anatase, que é a mais indicada para fotocatálise.

Também por DRX, constatou-se que a amostra 50W50T apresentou estrutura amorfa, sendo

que, provavelmente, esse fato possa ser um dos responsáveis pela melhor atividade

fotocatalítica desse catalisador. Por determinação da área superficial, verificou-se que

50W50T apresentou a maior área superficial dentre as demais amostras. Pela análise FEG,

verificou-se que todas as amostras se encontram em escala nanométrica, bem como, que a

amostra 50W50T apresenta partículas com contorno de grão não definido, acreditando-se,

pois, que 50W50T possui estrutura amorfa: informação esta de acordo com a já anteriormente

obtida pelo DRX. Já pelos espectros PL, verificou-se que 50W50T possui os picos PL de

maior intensidade, consequentemente, nessa amostra existe uma menor taxa de recombinação

eletrônica, favorecendo, assim, a atividade fotocatalítica, fato esse corroborado pelos ensaios

de fotodegradação que mostraram uma melhor atividade fotocatalítica para a amostra

50W50T.

Logo, a partir dos ensaios de fotocatálise e dos resultados descritos, é possível dizer

que a melhor razão WO3:TiO2 para a fotodegradação do corante RhB é aquela em que há os

teores intermediários dos óxidos, onde uma alta área superficial foi obtida, a formação da

heteroestrutura é mais eficaz e há uma menor taxa de recombinação eletrônica.

6. Conclusão

Os resultados deste trabalho permitem concluir que nanopartículas de WO3 puro, TiO2

puro e nas proporções mássicas de 10%, 20%, 50%, 80% e 90% TiO2 foram sintetizadas com

êxito pelo Método dos Precursores Poliméricos.

33

Além disso, ensaios fotocatalíticos foram realizados e bons resultados foram obtidos,

sendo que o catalisador que apresentou melhor atividade fotocatalítica foi o de proporção

50%WO3:50%TiO2 (m/m). Essa amostra apresentou estrutura amorfa, menor taxa de

recombinação eletrônica e maior área superficial específica, sendo esses fatores possíveis

explicações para a sua alta atividade fotocatalítica no processo de degradação do corante RhB

– em aproximadamente 40 minutos ocorreu total degradação desse composto orgânico. As

amostras 90W10T, 80W20T e 20W80T também apresentaram boa atividade fotocatalítica –

contudo, inferior à da amostra W50T –, já que degradaram consideravelmente o corante nos

primeiros 90 minutos de exposição à luz UVC.

Enfim, com o trabalho científico aqui apresentado, obtiveram-se fotocatalisadores com

elevado potencial na descontaminação de poluentes.

7. Perspectivas futuras

Considerando-se os resultados satisfatórios do projeto, tais como a obtenção de

nanopartículas de TiO2 puro, WO3 puro e das heteroestruturas, além da boa atividade

fotocatalítica apresentada por esses semicondutores catalisadores na degradação do corante

RhB, pretende-se dar continuidade a este trabalho, utilizando essas mesmas partículas no

tratamento de resíduos de biodiesel e na realização de testes de degradação em pesticidas.

Além disso, pretende-se também elaborar protótipos de reatores fotocatalíticos para testar a

fotodegradação da RhB em escala piloto, para posteriormente, estudar a sua aplicação em

escala industrial.

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