Preparação, propriedades e performance fotocatalítica de novos compósitos mesoporosos: TiO2-Ce:SiO2
Data
2017-07-04
Autores
Iwasaki, Mariana Tiemi 
Orientadores
Martins, Tereza da Silva
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
TiO2:SBA-15 (TiSBA) e TiO2-CeO2:SBA-15 (TiCeSBA) composites were synthesized by direct synthesis (DS) and post-synthesis (PS) methods using Pluronic® P123 (EO20PO70EO20) as a structure-directing agent, in acidic solution, tetraethyl orthosilicate (TEOS), titanium (IV) isopropoxide and cerium (III) nitrate hexahydrate as the source of SiO2, TiO2 and CeO2, respectively. The composites obtained were characterized by several physical-chemical techniques and the results showed that all of them have a two-dimensional hexagonal mesoporous structure, characteristic of SBA-15. It was also verified that the composites prepared by DS presented higher surface area, pore volume, pore size and crystallinity, when compared to those obtained by PS. However, they had a mixed phase of anatase and rutile, whereas, those obtained by PS, there were a single-phase anatase formation. The composites obtained were used as photocatalysts in the degradation of phenol (100 mg L-1 of carbon) and methyl orange (10-50 mg L-1 of carbon) as model of organic pollutants present in aqueous systems. In these tests, medium pressure mercury lamp (125 W) was used as source of UV radiation, air (4 L min-1 flow), 400 mL reactor, commercial TiO2 (50 and 400 mg L-1 ), pH ≈ 4,5 and 3, composites TiSBA.SD, TiSBA.PS and TiCeSBA.PS (400 and 1600 mg L-1). The degradation of the pollutants, along the reaction time, was evaluated using the total organic carbon analyzer (TOC) and absorption spectroscopy in the UV-Vis region. The composites of TiSBA.SD and TiSBA.PS did not show significant photocatalytic activity in comparison to TiP25 in the phenol mineralization. However, under the studied conditions, TiSBA.SD, TiSBA.PS and TiCeSBA.PS composites showed to be efficient for degradation of the orange methyl dye, mainly at pH 3, showing that this parameter is an important factor.
Compósitos de TiO2:SBA-15 (TiSBA) e TiO2-CeO2:SBA-15 (TiCeSBA) foram sintetizados pelos métodos síntese direta (SD) e pós-síntese (PS), empregando Pluronic® P123 (EO20PO70EO20) como direcionador de estrutura, em meio ácido, e ortossilicato de tetraetila (TEOS), isopropóxido de titânio (IV) e nitrato de cério (III) hexahidratado como fonte de SiO2, TiO2 e CeO2, respectivamente. Os compósitos obtidos foram caracterizados por diversas técnicas físico-químicas e os resultados mostraram que todos se encontram com estrutura de mesoporos bidimensional hexagonal, característica da SBA-15. Verificou-se também que os compósitos preparados por SD apresentaram maior área superficial, volume de poro, tamanho de poro e cristalinidade, quando comparados aos obtidos por PS. Todavia, apresentaram misturas de fases (anatase e rutilo), enquanto, os obtidos por PS, houve formação de fase única anatase. Os compósitos obtidos foram empregados como fotocatalisadores na degradação de fenol (100 mg L-1 de carbono) e alaranjado de metila (10 - 50 mg L 1 de carbono), usados como modelo de poluentes orgânicos presentes em sistemas aquosos. Nesses ensaios, utilizou-se lâmpada de média pressão de vapor de mercúrio (125 W) como fonte de radiação UV, ar (vazão 4 L min-1), reator de 400 mL, TiO2 comercial (50 e 400 mg L-1), pH ≈ 4,5 e 3, os compósitos TiSBA.SD, TiSBA.PS e TiCeSBA.PS (400 e 1600 mg L-1). A degradação dos poluentes, ao longo do tempo de reação, foi avaliada empregando o analisador de carbono orgânico total (COT) e espectroscopia de absorção na região do UV-Vis. Os compósitos de TiSBA.SD e TiSBA.PS não apresentaram atividade fotocatalítica significativa em comparação ao TiP25 na mineralização do fenol. No entanto, nas condições estudadas, os compósitos de TiSBA.SD, TiSBA.PS e TiCeSBA.PS mostraram-se eficiente para a degradação do corante alaranjado de metila, principalmente em pH 3, mostrando que este é um fator importante.
Compósitos de TiO2:SBA-15 (TiSBA) e TiO2-CeO2:SBA-15 (TiCeSBA) foram sintetizados pelos métodos síntese direta (SD) e pós-síntese (PS), empregando Pluronic® P123 (EO20PO70EO20) como direcionador de estrutura, em meio ácido, e ortossilicato de tetraetila (TEOS), isopropóxido de titânio (IV) e nitrato de cério (III) hexahidratado como fonte de SiO2, TiO2 e CeO2, respectivamente. Os compósitos obtidos foram caracterizados por diversas técnicas físico-químicas e os resultados mostraram que todos se encontram com estrutura de mesoporos bidimensional hexagonal, característica da SBA-15. Verificou-se também que os compósitos preparados por SD apresentaram maior área superficial, volume de poro, tamanho de poro e cristalinidade, quando comparados aos obtidos por PS. Todavia, apresentaram misturas de fases (anatase e rutilo), enquanto, os obtidos por PS, houve formação de fase única anatase. Os compósitos obtidos foram empregados como fotocatalisadores na degradação de fenol (100 mg L-1 de carbono) e alaranjado de metila (10 - 50 mg L 1 de carbono), usados como modelo de poluentes orgânicos presentes em sistemas aquosos. Nesses ensaios, utilizou-se lâmpada de média pressão de vapor de mercúrio (125 W) como fonte de radiação UV, ar (vazão 4 L min-1), reator de 400 mL, TiO2 comercial (50 e 400 mg L-1), pH ≈ 4,5 e 3, os compósitos TiSBA.SD, TiSBA.PS e TiCeSBA.PS (400 e 1600 mg L-1). A degradação dos poluentes, ao longo do tempo de reação, foi avaliada empregando o analisador de carbono orgânico total (COT) e espectroscopia de absorção na região do UV-Vis. Os compósitos de TiSBA.SD e TiSBA.PS não apresentaram atividade fotocatalítica significativa em comparação ao TiP25 na mineralização do fenol. No entanto, nas condições estudadas, os compósitos de TiSBA.SD, TiSBA.PS e TiCeSBA.PS mostraram-se eficiente para a degradação do corante alaranjado de metila, principalmente em pH 3, mostrando que este é um fator importante.