Potencial fotocatalítico da nanoestrutura de CoFe2O4:TiO2 para degradação de poluentes orgânicos - Santos, Samuel Brito Ferreira (2022)
A preocupação com a contaminação dos recursos hídricos decorrente de resíduos petroquímicos, ou do derramamento de petróleo, tem contribuído na busca por sistemas para tratamento destes efluentes, capazes de reduzir a carga dos poluentes orgânicos à níveis aceitáveis para o correto descarte. No presente trabalho, foram sintetizadas nanopartículas magnéticas de CoFe2O4 e nanoestruturas de CoFe2O4:TiO2 (10:90) via rota solvotérmica. Os materiais foram caracterizados por DRX, FTIR, distribuição granulométrica, espectroscopia de reflectância difusa, análise textural (BET) e MEV-EDS. A aplicação das nanoestruturas para o processo dedegradação do contaminante orgânico modelo (Erionyl Vermelho A-3G) foram avaliadas por cinética de adsorção. Os ensaios fotocatalíticos avaliaram a influência do pH inicial (2, 3 e 4) e da concentração de catalisador (0,1, 0,55 e 1,0 g/L) em planejamento experimental 2² + 3 pontos centrais. Os difratogramas identificaram a síntese das NPMs monofásicas (CoFe2O4) e as nanoestruturas com a anatase como fase principal e CoFe2O4 como segunda fase. Os espectros confirmaram a formação do espinélio e da ligação metal-oxigênio do TiO2. A distribuição granulométrica revelou a escala nanométrica das NPMs sintetizadas e as dimensões da nanoestrutura preparada com o TiO2. A ferrita de cobalto apresentou absorção em todo o espectro UV-Vis, o TiO2 apresentou absorção apenas na região UV e as heterojunções (CoFe2O4:TiO2) exibiram a contribuição da ferrita no aumento da absorção para a região visível. Os materiais apresentaram os band gaps ópticos de 1,38 eV (CoFe2O4), 3,15 eV (TiO2), 2,75 eV (90Ti) e 1,76 eV (50Ti). A análise textural indicou a formação de uma nanoestrutura mesoporosa, com área superficial de 6,34 m²/g e volume de poros de 0,04 cm³/g. Os ensaios de adsorção alcançaram o equilíbrio em 15 min (10 e 20 ppm) e 18 min (100 ppm). Os ensaios fotocatalíticos apresentaram efeitos significativos do pH inicial e da concentração de catalisador sobre a degradação do Erionyl Vermelho A-3G, sendo as melhores condições o pH inicial 2 e 1,0 g/L de catalisador, com degradação de 100% em até 60 min e mineralização de 69,4% do contaminante em 120 min. As nanoestruturas CoFe2O4:TiO2 apresentaram potencial para degradação de contaminantes orgânicos, com características magnéticas e possibilidade para futuros testes no tratamento de efluentes da indústria de petróleo.