Nb2O5 aplicado em processos fotocatalíticos de degradação da Rodamina B: influência da composição, estrutura e método de síntese
Resumo
A fotocatálise heterogênea é um método capaz de degradar poluentes orgânicos encontrados em efluentes. Dentre os semicondutores capazes de serem utilizados, o pentóxido de nióbio (Nb2O5) apresenta interessantes propriedades ópticas e elétricas, além de ser estável termodinamicamente, capacitando o seu uso em processos de fotocatálise. O Nb2O5 pode ser obtido por diferentes métodos de síntese, sendo que combustão, sol-gel, precursores poliméricos (PP) e hidrotérmico assistido por micro-ondas (HAM) foram avaliados nesse trabalho. A temperatura utilizada para obtenção do material, assim como o tratamento térmico aplicado, influencia na fase cristalina, visto que temperaturas baixas, como na síntese sol-gel e HAM, são capazes de obter Nb2O5 amorfo ou com baixa cristalinidade. Quanto maior for a cristalinidade do Nb2O5, pior é a fotoatividade, já que diminui a área de superfície e a quantidade de sítios ativos. Além da temperatura, o método de síntese também influencia na fotocatálise, onde considerando a mesma fase cristalina (ortorrômbica) houve um desempenho melhor para o método de combustão, já que ele apresenta maior quantidade de poros, assim como particulado menor. Ao fazer uma comparação do uso de diferentes precursores na síntese HAM para amostras de baixa cristalinidade, verificou-se que essa variável também influencia na resposta fotocatalítica, mostrando uma diferença de aproximadamente 6% da eficiência fotocatalítica entre o precursor oxalato amoniacal de nióbio e o pentacloreto de nióbio. Mesmo que essa diferença foi pequena, realizou-se um fatorial design 2 4 para avaliar se a mudança de determinadas variáveis influencia na resposta fotocatalítica. Todas as variáveis (precursor, quantidade de catalisador, concentração de corante e tempo de processo) têm efeito no processo, algumas positivas e outras negativas, porém a concentração do corante Rodamina B (RhB) e o tempo do processo são os que mais influenciaram no processo. Também, avaliou se modificações como inserção de íons de ferro na estrutura do Nb2O5 e a heteroestrutura com TiO2, ambas pela síntese HAM, mostrando que as modificações melhoraram o desempenho fotocatalítico, indicando que elas podem diminuir a recombinação rápida dos elétrons que possam ocorrer no Nb2O5 puro.