Síntese de filmes compósitos de TiO2 e quitosana para aplicação em processos de fotodegradação

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Etshindo, Lourdes Akaho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Photoelectrocatalysis; Composite films; Chitosan; Reactive Black Dye 5; Dióxido de titânio; Fotocatálise; Quitosana; Corantes; Fotoeletrocatálise; Filmes compósitos; TiO2; Corante Preto Reativo 5; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18855

Algumas reações fotodegradativas, que são propostas como alternativa aos processos convencionais para o abatimento de corantes, podem ser mais eficientes nos chamados processos híbridos, como a fotoeletrocatálise. Quando o fotocatalisador está na forma de filme imobilizado em uma superfície condutora (substrato), formando o eletrodo de trabalho, dispensa etapas de separação, o que facilita sua remoção e reaproveitamento. A titânia (TiO2) é um dos semicondutores mais utilizados na fotodegradação de corantes têxteis, devido às suas propriedades físico-químicas e eficiência catalítica. Por outro lado, a quitosana apresenta características adequadas para obtenção de filmes compósitos, além de ser obtida a partir de rejeito, o que agrega interesse ambiental e baixo custo às suas qualidades. Deste modo, no presente trabalho, filmes compósitos de TiO2 e quitosana com diferentes proporções foram preparados e imobilizados em placas de aço e vidro para uso em processos fotodegradativos do corante têxtil Preto Reativo 5 (PR5). As reações de fotocatálise foram conduzidas por 2 h, a 25 °C, sob radiação UV, agitação e borbulhamento de ar. O filme com o melhor desempenho foi testado na fotoeletrocatálise, nas mesmas condições, mas sob um potencial de 0,75 V. A eficiência dos processos foi avaliada a partir da remoção de cor (por espectrofotometria UV/Vis) e de matéria orgânica (por carbono orgânico total, COT). Os filmes foram caracterizados quanto à morfologia, por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), ao comportamento térmico por TG/DTG, à absorção de radiação UV/Vis para determinação de band gap, por DRS, quanto à estrutura, por espectroscopia de absorção de radiação no infravermelho e para estudo do comportamento eletroquímico, por voltametria cíclica. Os resultados mostraram que os filmes ficam bem aderidos ao vidro, como substrato, mas sobre inox é necessário a aplicação de primer. Realizou-se reticulação da quitosana com glutaraldeído antes da obtenção dos filmes, pois ocorria solubilização parcial com aumento de COT. Os filmes compósitos têm boa condutividade sobre o aço, são eletricamente reprodutíveis e possuem elevada atividade fotocatalítica nas condições estudadas. Nestas mesmas condições, a aplicação do potencial ao sistema não causou uma mudança significativa na degradação do corante PR5 em 2 h de reação, mas abre possibilidades de novas investigações do sinergismo desse processo fotodegradativo, uma vez que a partir do sistema proposto o corante foi degradado, mesmo fazendo uso de uma massa muito pequena de catalisador e de um potencial relativamente baixo. Os melhores resultados de descoramento foram de 41 e 35% para a fotocatálise e fotoeletrocatálise, respectivamente.