Catalisadores multifuncionais para processos oxidativos avançados empregando matrizes biogênicas ou argilas

Resumo

Poluentes orgânicos emergentes (POE) estão presentes em vários produtos comerciais e têm sido detectados em diferentes ambientes aquáticos em distintas partes do mundo. Nanocompósitos argilas e/ou terra diataomácea/TiO2 apresentam potencial para enfrentarem problemas relacionados a poluição causada pelos POE. Porém alguns parâmetros devem ser controlados tais como: a falta de seletividade gerada em reações, especialmente por fotocatálise, a afinidade química entre suporte e sitio ativo e a geração de radicais hidroxila com eficiência. O desenvolvimento de catalisadores à base deste semicondutor, com potencial seletividade catalítica é de grande importância. Outro parâmetro relevante para as reações fotocatalíticas é a faixa de absorção necessária para a excitação do semicondutor, desta forma o uso de complexos tais como as metaloporfirinas podem contribuir para a absorção de radiação do mesmo na região do visível e aumentar a eficiência na geração de radicais hidroxila. Dentre os diferentes suportes existentes, as argilas naturais funcionalizadas ou pilarizadas com dióxido de titânio podem se tornar excelentes materiais para esta finalidade, por aliarem vantagens de ambos como abundância, baixo custo, inércia e não toxicidade, às do titânio como forte poder de foto oxidação e alta estabilidade contra corrosão (foto e química). Outra alternativa muito interessante de catalisador pode ser criada com a utilização da sílica biogênica, proveniente da frústula das diatomáceas, como fonte de sílica a ser funcionalizada como diversos grupos orgânicos para posterior ligação com espécies ativas. Adicionalmente ferroporfirinas sintéticas, reconhecidos catalisadores seletivos tanto para reações de oxidação como para degradação de várias classes de poluentes, podem ser incorporadas a estas matrizes. Nosso grupo de pesquisa tem se dedicado ao desenvolvimento de catalisadores multifuncionais por processos economicamente viáveis e o mais perto possível dos princípios da química verde, com viabilidade de aplicação não apenas acadêmica como industrial, dentro deste princípio o objetivo principal deste projeto, que contará com a colaboração de pesquisadores da Universidade de Salamanca-Espanha, é sintetizar e caracterizar materiais sólidos multifuncionais, a base de titânio e ferroporfirinas com propriedades tecnológicas e ambientais a partir de matrizes ambientalmente disponíveis, com preço baixo e não tóxicas como: argilas naturais (provenientes do Brasil ou Espanha), ou por matrizes de silicatos, provenientes de frústulas de terras diatomáceas, que sejam materiais efetivos para serem empregados como catalisadores em reações de oxidação avançadas. Portanto, pretende-se inicialmente funcionalizar argilas e terras diatomáceas com grupos funcionais orgânicos empregando o processo sol-gel. Adicionalmente ferroporfirinas de segunda geração serão incorporadas a estas matrizes, com o objetivo de promover a multifuncionalidade do catalisador, pois um mesmo catalisador pode ser usado em reações distintas. O caráter inovador deste projeto será a utilização de diatomáceas (ou terras diatomáceas) como fonte de silício que, após sua funcionalização com grupos orgânicos, por processo sol-gel, via grupos silanois livres, serão utilizadas também para a imobilização de ferroporfirinas de segunda geração ou por funcionalização com alcóxidos de titânio e poderão ser empregados diretamente no tratamento de poluentes orgânicos emergentes, especialmente ibuprofeno e ácido acetil salicílico, e oxidação de ciclohexano e cetona (reação de Baeyer Villiger). (AU)