INSERÇÃO DE ESCÂNDIO E FÓSFORO NO SEMICONDUTOR DE DIÓXIDO DE TITÂNIO PARA APLICAÇÃO EM FOTOCATÁLISE
A fotocatálise heterogênea é um processo avançado de oxidação baseado em semicondutores irradiados com luz ultravioleta de baixa energia capaz de produzir espécies radicais oxidantes no meio aquoso a ser tratado. O dióxido de titânio é o semicondutor mais usado para este propósito, mas a eficiência fotocatalítica depende fundamentalmente da estrutura cristalina predominante. Neste trabalho, investigou-se a modificação deste material com um par de dopantes que combinasse raios iônicos e estados de oxidação buscando estabilizar a fase anatase durante seu processo de cristalização por tratamento térmico e também evitando a criação de centros estáveis de cargas positivas ou negativas que atuassem como aprisionadores de cargas e comprometesse a eficiência fotocatalítica. Utilizando o método Sol-Gel de síntese, foram obtidos amostras de semicondutores de dióxido de titânio não modificado e contendo 5 mol% do par equimolar de dopantes escândio (III) e fósforo (V). Os xerogéis obtidos foram tratados de 500 a 800 ºC por 2 horas e caracterizados por diversas técnicas, demonstrando que o par de dopantes estabiliza a fase anatase e impede a transição para fase rutilo acima de 600 ºC, como ocorre com o material não modificado. Como consequência, o material modificado tratado em qualquer temperatura apresentou eficiência fotocatalítica superior ao material não modificado, uma diferença que se torna mais significativa quanto maior a temperatura de tratamento térmico.
INSERÇÃO DE ESCÂNDIO E FÓSFORO NO SEMICONDUTOR DE DIÓXIDO DE TITÂNIO PARA APLICAÇÃO EM FOTOCATÁLISE
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DOI: 10.22533/at.ed.21920160112
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Palavras-chave: Fotocatálise; Sol-Gel, Fase Anatase, Fosfato metálico
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Keywords: Photocatalysis, Sol-Gel, Anatase phase, metallic phosphate
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Abstract:
Heterogeneous photocatalysis is an advanced oxidation process based on low energy ultraviolet light irradiated semiconductors capable of producing oxidizing radical species in the aqueous medium to be treated. Titanium dioxide is the most commonly used semiconductor for this purpose, but photocatalytic efficiency depends fundamentally on the predominant crystal structure. In this work, it was investigated the modification of this material with a pair of dopants that combines ionic radii and oxidation states, seeking to stabilize the anatase phase during its heat treatment for crystallization process and also preventing the dopants to create stable centers of positive or negative charges that act as charge trappers and compromised photocatalytic efficiency. Using the Sol-Gel synthesis method, unmodified and modified titanium dioxide semiconductor containing 5 mol% of equimolar dopants pair scandium (III) and phosphorus (V) were treated from 500 to 800 ºC for 2 hours. Using several characterization techniques, it was demonstrated that the presence of the doping pair leads to the stabilization of the anatase phase, preventing the transition to rutile phase above 600 ºC, as occurs with the unmodified material. As a consequence, the modified material treated at any temperature showed photocatalytic efficiency higher than the unmodified material, a difference that becomes more significant the higher the heat treatment temperature.
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Número de páginas: 15
- Natali Amarante da Cruz
- Eliane Kujat Fischer
- Alberto Adriano Cavalheiro
- Eduardo Felipe De Carli
