OBSERVAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE TUNGSTÊNIO PRESENTE EM FIBRAS DE TiO2 UTILIZADAS COMO SEMICONDUTORES EM FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA
A aplicabilidade de nanomateriais em catálises, células solares, células combustíveis, membranas, baterias de hidrogênio, materiais estruturais que requerem elevada resistência mecânica, nanoeletrônicos, sensores, em dispositivos ópticos, magnetos eletrônicos, engenharia de tecidos e biossensores, estão cada vez mais frequentes, em virtude de propiciarem produtos finais mais eficazes, leves e de baixo custo. A preferência em se utilizar as fibras, ao invés de compostos cerâmicos com dimensões tradicionais, nas mais diversas aplicações, se deve ao fato de entre os nanomateriais, as fibras serem uma das nanoestruturas unidimensionais que mais têm chamado atenção, em razão de sua: flexibilidade, propriedades ópticas e capacidade de interação com outras áreas da ciência. Esta relação multidisciplinar promove o desenvolvimento de novas técnicas de produção, associando o entendimento de suas propriedades ao emprego destes novos materiais. Neste trabalho fibras nanoestruturadas de TiO2 e de TiO2/WO3 foram obtidas por electrospinning e tratadas termicamente entre 650 ºC e 800 ºC em um forno tipo mufla. A técnica de difração de raios X (DRX) foi empregada na determinação da estrutura cristalina e tamanho de cristalito. A morfologia das fibras nanoestruturadas TiO2 e de TiO2/WO3 foi observada por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e, a atividade fotocatalítica foi analisada através de ensaios de fotodegradação de 125 mL de uma solução 20 ppm do corante alaranjado de metila. Os resultados apontam que as fibras nanoestruturadas de TiO2 misturadas ao tungstênio (H2WO4) apresentaram-se mais eficientes na descoloração do corante alaranjado de metila, indicando uma maior atividade catalítica destas amostras em comparação com um catalisador padrão P25 e as amostras de TiO2. A presença de tungstênio aumentou a eficiência fotocatalítica dos materiais, inibiu da recombinação do par elétron/lacuna [(e)/(h+)], permitindo a transferência de cargas entre o TiO2 e o WO3. A elevação da temperatura de tratamento térmico possibilitou que as vacâncias de O2 adquirissem a mobilidade necessária para passar para um estado desordenado na rede, aumentando a capacidade de degradação das amostras.
OBSERVAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE TUNGSTÊNIO PRESENTE EM FIBRAS DE TiO2 UTILIZADAS COMO SEMICONDUTORES EM FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA
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DOI: 10.22533/at.ed.2712206047
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Palavras-chave: Fibras, Nanoestruturadas, Dióxido de Titânio (TiO2), Trióxido de Tungstênio (WO3), Electrospinning e Vacâncias de O2.
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Keywords: Fibers, Nanostructured, Titanium Dioxide (TiO2), Tungsten Trioxide (WO3), Electrospinning and O2 Vacancies.
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Abstract:
The applicability of nanomaterials in catalysis, solar cells, fuel cells, membranes, hydrogen batteries, structural materials that require high mechanical strength, nanoelectronics, sensors, in optical devices, electronic magnets, tissue engineering and biosensors, are increasingly frequent, in virtue of providing more efficient, light and low cost final products. The preference in using fibers, instead of ceramic compounds with traditional dimensions, in the most diverse applications, is due to the fact that, among nanomaterials, fibers are one of the one-dimensional nanostructures that have attracted the most attention, due to their: flexibility , optical properties and ability to interact with other areas of science. This multidisciplinary relationship promotes the development of new production techniques, associating the understanding of their properties with the use of these new materials. In this work nanostructured TiO2 and TiO2/WO3 fibers were obtained by electrospinning and heat treated between 650 ºC and 800 ºC in a muffle furnace. The X-ray diffraction technique (XRD) was used to determine the crystal structure and crystallite size. The morphology of TiO2 and TiO2/WO3 nanostructured fibers was observed by scanning electron microscopy (SEM) and the photocatalytic activity was analyzed by photodegradation assays of 125 mL of a 20 ppm solution of methyl orange dye. The results indicate that the nanostructured fibers of TiO2 mixed with tungsten (H2WO4) were more efficient in the decolorization of the methyl orange dye, indicating a greater catalytic activity of these samples compared to a standard catalyst P25 and the TiO2 samples. The presence of tungsten increased the photocatalytic efficiency of the materials, inhibited the recombination of the electron/hole pair [(e)/(h+)], allowing the charge transfer between TiO2 and WO3. The increase in the heat treatment temperature allowed the O2 vacancies to acquire the necessary mobility to move to a disordered state in the network, increasing the degradation capacity of the samples.
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Número de páginas: 13
- Annelise Kopp Alves
- Luana Góes Soares da Silva
