Preparação, modificação e avaliação catalítica de fotocatalisadores à base de Nb2O5

Resumo

Este projeto irá gerar conhecimentos científicos que possam fornecer meios para aumentar a competitividade e a base tecnológica da EEL/USP no desenvolvimento de novos materiais. Pretende-se explorar o desenvolvimento de diversos fotocatalisadores e métodos de modificação, visando aumentar a eficiência quântica do processo de degradação de corantes orgânicos através da fotocatálise heterogênea. Especificamente, almeja-se avaliar a viabilidade do uso do óxido de nióbio na fotodegradação de corantes orgânicos em substituição ao TiO2, semicondutor mais utilizado na fotocatálise heterogênea. Adicionalmente, através da deposição de partículas metálicas nos semicondutores preparados, deseja-se diminuir a energia de gap destes, aumentando a sensibilidade dos mesmos à luz visível, melhorando a eficiência quântica do processo fotocatalítico. Em especial, será estudada a preparação do compósito Nb2O5-xerogel de carbono, sendo esta, a maior inovação tecnológica deste projeto, considerando que o efeito catalítico deste compósito nunca foi estudado na literatura. O uso do xerogel de carbono na preparação do semicondutor-material carbonoso é justificado pela excelente condutividade elétrica, elevada área superficial e porosidade, além de sua estrutura porosa ser facilmente manipulada por modificações nos parâmetros de síntese. A escolha do tanino como precursor do xerogel visa à diminuição de custos e impactos ambientais, além de acrescentar valor à inovação tecnológica proposta. Os óxidos metálicos serão preparados pelo método da precipitação convencional e pela rota sol-gel. A ação fotocatalítica do material será avaliada através da decomposição de azul de metileno, que será determinada através da espectroscopia no UV-Visível. A espectroscopia por refletância difusa será a técnica empregada para determinação da energia de gap das amostras, da quantidade de corante adsorvido nas mesmas e para a verificação do efeito da da deposição de metais na superfície do catalisador e em sua eficiência catalítica. A porosidade, a morfologia, a análise elementar, o teor de metal, e a estrutura cristalina dos materiais obtidos serão determinadas por isotermas de adsorção-dessorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura, espectrômetria de energia dispersiva, espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado e difratometria de raios X, respectivamente. A técnica de calorimetria exploratória diferencial será utilizada para obtenção de informações sobre eventos químicos e físicos sofridos pelas amostras durante o aquecimento e a termogravimetria para a determinação da estabilidade térmica dos materiais. (AU)