PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF DYE OVER GRAPHENE-TiO₂NANOCOMPOSITE

Abstract

PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF DYE OVER GRAPHENE-TiO 2 NANOCOMPOSITE. In this work the sol-gel method was used to synthesize a nanocomposite containing TiO 2 and graphene oxide (GO). The photocatalytic activity of the TiO 2 /GO nanocomposite was evaluated regarding the degradation of a reactive dye (reactive black 5) in aqueous solution using processes assisted by UV-A radiation. Under these conditions the nanocomposite showed higher degradation efficiency than the reference photocatalyst (Degussa P25 TiO 2 ), mainly due to the high degradation capacity of the synthesized TiO 2 nanoparticles. Although contradictory to several reports in the specialized literature, no synergistic effect was observed between the nanocomposite components.Keywords: photocatalysis; nanocomposite; TiO 2 ; graphene oxide INTRODUÇÃODe maneira geral, grande parte do potencial poluente associado às atividades antrópicas está relacionado com a emissão de resíduos domésticos e industriais, os quais apresentam espécies químicas resistentes e tóxicas. Dentro do contexto industrial é possível destacar atividades de tingimento de fibras têxteis, 1 processo que é responsável pela geração de grandes volumes de resíduos contendo corantes não-fixados, alguns dos quais, mostrando resistência frente a rotinas convencionais de tratamento, contaminam o meio hídrico. 2Em função desta realidade, muitos esforços têm sido dedicados ao desenvolvimento de tecnologias alternativas, com claro destaque para os processos avançados de oxidação (POAs), 3 que permitem a degradação de substratos orgânicos de diversa natureza, eventualmente até completa mineralização.A degradação de corantes por POAs tem sido abundantemente relatada desde inícios da década de 1990, principalmente recorrendo-se a processos de fotocatálise heterogênea mediados por óxido de titânio.4 Para contornar alguns inconvenientes de ordem prática, principalmente representados pelas dificuldades encontradas na separação dos fotocatalisadores, usualmente em escala nanométrica, formas imobilizadas de TiO 2 tem sido propostas também desde a década de 1990, 5 utilizando-se suportes de diversa natureza.6 Particularmente interessante se mostra o uso de suportes constituídos por materiais carbonáceos, os quais, além de facilitar a separação e o reuso dos catalisadores, favorecem o processo de degradação, principalmente em função da sua elevada capacidade de adsorção facilitar a aproximação entre o radical hidroxila e as moléculas de poluente. Nos últimos anos numerosos trabalhos tem relatado um efeito sinérgico entre TiO 2 e grafeno, não apenas em função do efeito acima salientado, mas também em razão do favorecimento do processo de separação de cargas. No grafeno, a hibridização sp 2 dos átomos de carbono resulta em um orbital p vazio, que permite o transporte balístico dos elétrons fotogerados, o que, evitando o processo de recombinação do par e -/h + , favorece a geração de radical hidroxila e aumenta a capacidade de degradação do processo fotocatalítico. 8Em função desta constatação, muitos trabalhos ...

Synthesis, Characterization and Enhanced Photocatalytic Activity of Iron Oxide/Carbon Nanotube/Ag-doped TiO2 Nanocomposites

“…The bands at 137, 387, 513 and 638 cm -1 correspond to the anatase phase and at 440 cm -1 to the rutile phase. 45,46 The TiO 2 -Ag-9 composite (Figure 3d) presented a new band at 90 cm -1 corresponding to the vibration mode of the Ag structure, moreover the band of TiO 2 at 137 cm -1 was shifted to 145 cm -1 due to the resonant Raman effect caused by deposition of Ag NPs on the TiO 2 . 47 The phonon confinement can cause these changes to the Raman vibration mode and peak intensities.…”

Nanopartículas De Dióxido De Titânio E Óxido De Zinco: Síntese, Caracterização E Ação Fotocatalítica Em Efluentes Industriais

“…A literatura relata resultados similares aos encontrados neste trabalho. Nossol et al, (2016) produziram nanopartículas com diâmetro aproximado de 10 nm. Já as que foram sintetizadas por Ribeiro et al, (2012) pelo método de Pechini, tiveram diâmetro aproximado de 16 -20 nm.…”

“…A eficiência obtida foi de 97% de degradação após 120 minutos de tratamento. Pesquisa realizada por Nossol et al (2016), estudando degradação fotocatalítica de corante utilizando-se nanocompósito TiO 2 /óxido de grafeno, apontou que a eficiência obtida foi de 80% após tratamento usando 1mg/mL de nanopartícula, por 8 minutos. Resultados das investigações realizadas neste trabalho indicam degradação acima de 80%, mas com tratamento por 30 minutos em uma concentração de 0,25mg/mL.…”

“…A nanopartícula de dióxido de titânio (TiO 2 -NP) é um dos materiais mais explorados para realização de POAs. As TiO 2 -NPs apresentam elevada reatividade fotoquímica, estabilidade em sistemas aquosos, baixa toxicidade ambiental e baixo custo (CERVANTES; ZAIA; SANTANA, 2009;LIU et al, 2019;NOSSOL et al, 2016). Além das TiO 2 -NP, a nanopartícula de óxido de zinco (ZnO-NP) tem sido também explorada para esta finalidade (PORTO et al, 2018).…”