65ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 6. Química Inorgânica

OXIDAÇÃO FOTOCATALÍTICA DE CONTAMINANTES ORGÂNICOS EM MEIO AQUOSO POR NANOPARTÍCULAS DE δ-FeOOH DOPADO COM Mo

Pedro Henrique Vieira Vecchi Pacheco - Instituto de Ciência, Engenharia e Tecnologia-UFVJM Izabela de Souza Xavier Pinto - Instituto de Ciência, Engenharia e Tecnologia-UFVJM Márcio César Pereira - Prof.Dr./Orientador - Instituto de Ciência, Engenharia e Tecnologia - UFVJM

INTRODUÇÃO:

δ-FeOOH é um polimorfo de vários óxidos de ferro bem conhecidos e tem estrutura cristalográfica similar a do iodeto de cádmio (II). δ-FeOOH pode ser preparado por vários métodos como (i) rápida oxidação hidróxido de ferro (II) por oxigênio, (ii) rápida oxidação de hidróxido de ferro com peróxido de hidrogênio ou outros peróxidos ou persulfatos em suspensão aquosa e (iii) exposição de hidróxido de ferro seco ao oxigênio. Apesar de estudos sobre a síntese de δ-FeOOH serem bem reportados na literatura, pouco tem sido reportado sobre aplicações potenciais desse material. Recentemente, o nosso grupo de pesquisa mostrou que o δ-FeOOH pode ser usado como catalisador em processos fotocatalíticos de produção de hidrogênio e em sistemas do tipo Fenton para remediação ambiental de águas contaminadas com poluentes orgânicos. O uso de δ-FeOOH como catalisador é interessante porque (i) ele é um material fácil de sintetizar, (ii) é barato, uma vez que o Fe é um dos elementos mais abundantes da Terra, (iii) possui alta área específica e (iv) pode acomodar em sua estrutura diversos outros cátions de metais de transição além do Fe, a fim de alterar suas propriedades texturais e catalíticas.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Avaliar o efeito da dopagem com molibdênio (Mo) na atividade fotocatalítica do δ-FeOOH para degradar azul de metileno (AM), uma molécula modelo que simula corantes usados em indústrias têxteis e que são importantes contaminantes no estado de Minas Gerais.

MÉTODOS:

Nanopartículas de δ-FeOOH foram obtidas a partir da mistura de 200 mL de uma solução contendo 5.5604 g de sulfato de ferro (II) e amônio e 200 mL de uma solução de hidróxido de sódio a 2 M, seguido da adição de 5 mL de peróxido de hidrogênio (10 volumes). O precipitado obtido foi lavado até pH neutro e rotulado como Mo0. δ-FeOOH contendo 2,5, 5 e 10 %massa de Mo foi obtido pela adição de 0,3530, 0,7060 e 1,4120 g de molibdato de amônio, respectivamente, à solução contendo 200 mL de 5.5604 g de sulfato de ferro (II). Posterior precipitação com solução de hidróxido de sódio e rápida oxidação com peróxido de hidrogênio levou à formação de δ-FeOOH contendo 2,5, 5 e 10 %massa de Mo. As amostras obtidas foram rotuladas como Mo2.5, Mo5 e Mo10, respectivamente. Os materiais obtidos foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX) para confirmar a presença de δ-FeOOH nas amostras sintetizadas. A atividade fotocatalítica dos materiais sintetizados foi avaliada através da degradação de AM. Basicamente, 80 mL de uma solução a 10 mg L-1 de AM (pH = 6) foi misturada com 60 mg do fotocatalisador e irradiada com luz UV a partir de uma lâmpada germicida 15 W (λ< 300 nm). As reações de degradação fotocatalítica de AM foram monitoradas por espectroscopia UV-Vis em 665 nm (comprimento de onda de absorção máxima do AM).

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Os padrões de DRX das amostras Mo0, Mo2.5, Mo5 e Mo10 indicaram a existência de uma única fase cristalográfica correspondendo ao δ-FeOOH , que foi identificado através de suas reflexões 100, 101, 102 e 110 de acordo com a ficha JCPDS No 13-87. O deslocamento da reflexão 100 do δ-FeOOH para valores de 2&teta maiores nas amostras contendo Mo, sugere a substituição isomórfica do Fe3+ por Mo6+, uma vez que o raio iônico do Fe3+ em sítios octaédricos (65 pm) é menor que o raio iônico do Mo6+(60 pm).Para avaliar a influência do teor de Mo na atividade fotocatalítica do δ-FeOOH foram realizadas medidas de degradação fotocatalítica do AM na presença das amostras Mo0, Mo2.5, Mo5 e Mo10. A remoção de cor da solução de AM pode ser devido a (i) adsorção e (ii) degradação fotocatalítica do AM para formar compostos incolores. Os testes de adsorção indicaram que após 120 min de reação cerca de 19, 5, 30 e 8% de AM foram removidos da solução na presença das amostras Mo0, Mo2.5, Mo5 e Mo10, respectivamente. Por outro lado, em presença de luz UV, o percentual de remoção na presença das amostras Mo0, Mo2.5, Mo5 e Mo10 foi de 47, 49, 61 e 67%, respectivamente. Isto sugere que, de fato, os materiais sintetizados podem ser ativados em presença de luz UV para formar um sistema altamente oxidante.

CONCLUSÕES:

A atividade fotocatalítica do δ-FeOOH pode ser significativamente melhorada através da incorporação de Mo em sua estrutura, como verificado através do comportamento linear entre a constante de velocidade de primeira ordem em relação à concentração de AM e o teor de Mo.

Palavras-chave: Óxidos de ferro, Fotocátalise, Oxidação.