Cerâmicas porosas de TiO2 preparadas a partir da integração do método sol-gel com moldes moles para aplicações em catálise e fotocatálise - Moraes, Paula Glazielli Paulino (2019)
Este trabalho envolve a síntese, caracterização e avaliação do potencial fotocatalítico de pós e espumas cerâmicas de titânia e titânia sulfatada. Os materiais na forma de pós foram sintetizados pelo método sol-gel para formação de suspensões coloidais de TiO2 e TiO2/SO42-, enquanto as espumas foram obtidas a partir destas suspensões associadas a emulsões como molde de poros. As emulsões foram preparadas pela adição do surfactante aniônico dodecil sulfato de sódio (SDS) e a fase apolar miristato de isopropila às suspensões de titânia e titânia sulfatada. O ácido p-tolueno sulfônico (PTSH) foi empregado como catalisador da síntese sol-gel e agente sulfatante. Foi investigada a influência da adição de grupos sulfato nas propriedades estruturais e porosas, bem como na acidez como catalisador na desidratação do isopropanol e na fotodegradação do corante rodamina B. Os parâmetros de síntese como razão de PTSH/Ti e a quantidade de surfactante também foram avaliados nas propriedades das espumas cerâmicas por diferentes técnicas de caracterização. Os resultados mostraram um efeito benéfico da adição de espécies sulfato nas propriedades da titânia, como a estabilização da fase anatase em temperaturas de calcinação de 600 °C e 700 °C, controle do tamanho (~22 e 16 nm) e agregação das partículas, maiores volume de poros (~ 0,56 cm3g-1) e aumento de até 10 vezes no valor da área específica do pó de TiO2. O molde de emulsões possibilitou a obtenção de materiais macro-mesoporos com maiores valores de área específica (até 80 m2g-1). O aumento da razão PTSH/Ti (razão SO42-/Ti) de 0,1 para 1 permitiu a preservação das mesofases nas emulsões em temperaturas próximas a 400 °C. Maiores quantidades de SDS favorecem a estabilização das mesofases, com formação de um material macroporoso com 51 m2g-1 de área específica. As amostras sulfatadas apresentaram maiores atividades na conversão do isopropanol a propeno, indicando maior acidez relativa dos materiais. As espumas cerâmicas exibiram maiores eficiências fotocatalíticas na degradação da rodamina B e os dados cinéticos indicaram que a reação segue um mecanismo de pseudo-primeira ordem.