Como o precursor de Ti está envolvido na eficácia dos materiais Pt-TiO2 na fotodegradação de Metil alaranjado
Resumo
Como outros estudos vêm demonstrado, melhorar a efetividade do TiO2 para a descontaminação ambiental requer que as propriedades desse óxido sejam modificadas a partir da utilização de diferentes métodos de síntese. No estudo atual, o TiO2 preparado em laboratório foi sintetizado utilizando o método hidrotermal e dois precursores de Ti diferentes (butóxido de titânio e isopropóxido de titânio). Após a síntese, o titânio obtido também foi modificado mediante fotodeposição por nanopartículas de platino. O objetivo deste estudo é avaliar a efetividade dos materiais fotocatalíticos preparados em fotodegradação de metil alaranjado. Os precursores de Ti utilizados na síntese de TiO2 tiveram um leve efeito sobre as propriedades físicoquímicas do óxido obtido. Quando o butóxido de titânio foi utilizado como precursor, observamos uma mudança no valor de separação de banda e algum material com a maior superfície. Além disso, a adição de Pt aumentou a absorção de TiO2 na região visível do espectro eletromagnético e diminuiu levemente o valor de separação de banda desse óxido. O fotocatalisador preparado a partir de isopropóxido de titânio como precursor mostrou a efetividade mais notável na taxa de degradação do metil alaranjado. Esse é o resultado do menor valor de separação de banda desse material que conduz a um transporte mais fácil das cargas fotogeradas durante a reação fotocatalítica. Também observamos que a adição de Pt tem um efeito prejudicial sobre a eficácia de TiO2 na degradação do corante, que pode ser devido à possível obstrução da interação corante-fotocatalisador na superfície de TiO2 em virtude das nanopartículas de Pt observadas por TEM. A efetividade do TiO2 comercial na degradação do metil alaranjado é levemente superior à observada em outros sólidos avaliados.
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Referências
B. J. Cisneros, Treatise on Water Science. Elsevier, 2011.
M. A. Rauf, M. A. Meetani, and S. Hisaindee, "An overview on the photocatalytic degradation of azo dyes in the presence of TiO2 doped with selective transition metals," Desalination, vol. 276, no. 1-3, pp. 13-27, 2011. https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.03.071
I. Fechete, Y. Wang, and J. C. Védrine, "The past, present and future of heterogeneous catalysis," Catal. Today, vol. 189, no. 1, pp. 2-27, 2012. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.04.003
Y. Chen, F. Chen, and J. Zhang, "Effect of surface fluorination on the photocatalytic and photo-induced hydrophilic properties of porous TiO2 films," Appl. Surf. Sci., vol. 255, no. 12, pp. 6290-6296, 2009. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.02.004
A. V. Vorontsov, E. N. Savinov, and J. Zhensheng, "Influence of the form of photodeposited platinum on titania upon its photocatalytic activity in CO and acetone oxidation," J. Photochem. Photobiol. A Chem., vol. 125, no. 1-3, pp. 113-117, 1999. https://doi.org/10.1016/s1010-6030(99)00073-8
Z. Sun, Y. Chen. Q. Ke, Y. Yang, and J. Yuan. "Photocatalytic degradation of a cationic azo dye by TiO2/bentonite nanocomposite," J. Photoch. Photobio A, vol. 149, no. 1-3, 28, pp. 169-174, 2002. https://doi.org/10.1016/s1010-6030(01)00649-9
L. M. Saragiotto, H. J. Alves, O. A. Andreo dos Santos, and C. M. Macedo. "Discoloration and degradation of textile dye aqueous solutions with titanium oxide catalysts obtained by the sol-gel method," Dyes Pigm., vol.
, no. 2, pp. 525-529, 2008. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2006.10.014
Y. He, F. Grieser, and M. Ashokkumar, "The mechanism of sonophotocatalytic degradation of methyl orange and its products in aqueous solutions," Ultrason. Sonochem., vol. 18, no. 5, pp. 974-980, 2011. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2011.03.017
J. Yang, C. Chen, H. Ji, W. Ma, and J. Zhao. "Mechanism of TiO2-Assisted Photocatalytic Degradation of Dyes under Visible Irradiation: Photoelectrocatalytic Study by TiO2-Film Electrodes," J. Phys. Chem. B, vol. 109, no. 4, pp. 21900-21907, 2005. https://doi.org/10.1021/jp0540914.s001
S. Lee, In-Sun Cho, J. H. Lee, D. H. Kim, D. W. Kim, J. Y. Kim, H. Shin, Jung-Kun Lee, H. S. Jung, Nam-Gyu Park, K. Kim, M. J. Ko, and K. S. Hong, "Two-Step Sol−Gel Method-Based TiO2 Nanoparticles with Uniform Morphology and Size for Efficient Photo-Energy Conversion Devices," Chem. Mater., vol. 22, no 6, pp. 1958-1965, 2010. https://doi.org/10.1021/cm902842k
S. G. Ullattil and P. Periyat, "Sol-Gel Synthesis of Titanium Dioxide," in Sol-Gel Materials for Energy, Environment and Electronic Applications, S. Pillai and S. Hehir, Eds.) Springer, Cham., 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-50144-4_9
N. Jun-Nan and T. Hsisheng, "Hydrothermal Synthesis of Single-Crystalline Anatase TiO2 Nanorods with Nanotubes as the Precursor". J. Phys. Chem. B, vol. 110, no. 9, pp. 4193-4198, 2006. https://doi.org/10.1021/jp0567321
M. A. Lara, M. J. Sayagués, J. A. Navío, and M. C. Hidalgo, "A facile shape-controlled synthesis of highly photoactive fluorine containing TiO2 nanosheets with high {001} facet exposure," J. Mater. Sci., vol. 53, no. 1, pp. 435-446, 2018. https://doi.org/10.1007/s10853-017-1515-6
J. J. Murcia, J. A. Navío, and M. C. Hidalgo, "Insights towards the influence of Pt features on the photocatalytic activity improvement of TiO2 by platinisation," "Applied Catal. B, Environ., vol. 126, pp. 76-85, 2012. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.07.013
A. Peter, A Mihaly-Cozmuta, C. Nicula, L. Mihaly-Cozmuta, A. Jastrzębska, A. Olszyna, and L. Baia. "UV Light-Assisted Degradation of Methyl Orange, Methylene Blue, Phenol, Salicylic Acid, and Rhodamine B: Photolysis Versus Photocatalysis," Water Air Soil Pollut, vol. 228, no. 41, 2017. https://doi.org/10.1007/s11270-016-3226-z
G. Iervolino, V. Vaiano, J. J. Murcia, L. Rizzo, G. Ventre, G. Pepe, P. Campiglia, M. C. Hidalgo, J. A. Navío, and D. Sannino, "Photocatalytic hydrogen production from degradation of glucose over fluorinated and platinized TiO2 catalysts," J. Catal., vol. 339, pp. 47-56, 2016. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2016.03.032
J. J. Murcia, M. C. Hidalgo, J. A. Navío, V. Vaiano, D. Sannino, and P. Ciambelli, "Cyclohexane photocatalytic oxidation on Pt/TiO2 catalysts," Catal. Today, vol. 209, pp. 164-169, 2013. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.11.018
J. J. Murcia, M. C. Hidalgo, J. A. Navío, V. Vaiano, P. Ciambelli, and D. Sannino, "Ethanol partial photoxidation on Pt/TiO2 catalysts as green route for acetaldehyde synthesis," Catal. Today, vol. 196, no. 1, pp. 101-109, 2012. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.02.033
N. Sakai, A. Fujishima, T. Watanabe, and K. Hashimoto, "Quantitative Evaluation of the Photoinduced Hydrophilic Conversion Properties of TiO2 Thin Film Surfaces by the Reciprocal of Contact Angle," J. Phys. Chem., vol. 107, no. 4, pp. 1028-1035, 2003. https://doi.org/10.1021/jp022105p
J. J. Murcia, M. C. Hidalgo, J. A. Navío, J. Araña, and J. M. Doña-Rodríguez, "Correlation study between photodegradation and surface adsorption properties of phenol and methyl orange on TiO2 vs. platinum-supported TiO2," Appl. Catal. B Environ., vol. 150-151, pp. 107-115, 2014. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2013.12.010