Preparo e caracterização de catalisadores baseados em óxido de titânio dopado com íons prata, para emprego em fotocatálise

The effect of the insertion of silver ions on the photocatalytic activity of TiO2 was studied in this work, considering the degradation of tartrazine, a food coloring in the class of azo-compounds, with sulfonic groups in its structure, being highly soluble in water. Characterization techniques such as differential thermal analysis, x-ray diffraction, Raman Spectroscopy, difuse reflectance UV-Vis spectroscopy, surface area analysis, and scanning electron microscopy were used to understand the relationship between structure and photocatalytic activity for the oxides synthesized by homogeneous precipitation method in ultrasound, with different nominal concentrations of silver ions (0.0, 0.5, 2.0, and 5.0% m/m). According to the analysis by X-ray diffraction, anatase crystalline phase is predominant in all compounds synthesized. The band gap of the oxides synthesized showed displacement to smaller energies as increased percentage of doping ions. Raman Spectroscopy data suggest the existence of active modes of anatase and smaller particle size, when compared to TiO2 P25. The surface area was increased by the addition of silver ions and also by the method of synthesis used. The oxides synthesized presented porous and partially aggregated structure, which contributes to its application in heterogeneous photocatalysis, due to the availability of active sites. Photocatalytic degradation of the dye tartrazine, catalyzed by oxides synthesized, was evaluated under three different conditions of pH: 3.00, 6.90 (solution without pH correction), and 8.00. The best photocatalytic performance was observed when using TiO2 doped with 5% m/m of silver ions under pH without correction (~6.90).Mestre em QuímicaOs efeitos da inserção de íons prata sobre a atividade fotocatalítica do TiO2 foram estudados neste trabalho, considerando a degradação da tartrazina, um corante alimentício pertencente à classe dos azo-compostos, que apresenta em sua estrutura grupos sulfônico, sendo altamente solúvel em água. Técnicas de caracterização, como análise térmica diferencial, difração de raios-X, espectroscopia Raman, espectroscopia de reflectância no UV-vis, análise de área superficial, e microscopia eletrônica de varredura, foram utilizadas para compreender a relação entre a estrutura e a atividade fotocatalítica para os óxidos sintetizados pelo método de precipitação homogênea em ultrassom, com diferentes concentrações nominais de íons prata (0,0; 0,5; 2,0; e 5,0% m/m). De acordo com as análises por difração de raios-X, a fase cristalina anatase foi prodominante em todos compostos sintetizados. O band gap dos óxidos sintetizados apresentou deslocamento para menores energias como o aumento na porcentagem de íons dopantes, conforme esperado. Dados de espectroscopia Raman sugerem a existência de modos ativos da estrutura anatase, e tamanho de partícula menor, quando comparados ao TiO2 P25. A área supercial foi aumentada pela adição de prata e também pelo método de síntese utilizado. Os óxidos sintetizados apresentam-se parcialmente agregados, o que contribui para sua aplicação em fotocatálise heterogênea, pela disponibilidade de sítios ativos. A degradação fotocatalítica do corante tartrazina, catalisada pelos óxidos sintetizados, foi avaliada sob três diferentes condições de pH: 3,00; 6,90 (solução sem correção de pH); e 8,00. O melhor desempenho fotocatalítico foi observado ao usar o TiO2 dopado com 5% m/m de íons prata, em condição de pH sem ajuste (~6,90)