Síntese e caracterização de materiais à base de titanato de estrôncio (SrTiO3) e suas aplicações fotocatalíticas

Abstract

Neste trabalho é apresentado um estudo de síntese de heteroestruturas utilizando os semicondutores titanato de estrôncio (SrTiO3) e nitreto de carbono (C3N4) com ampliação da banda de absorção de energia para a região do visível e aplicação em fotocatálise heterogênea. A obtenção das heteroestruturas foi realizada em diferentes proporções por dois procedimentos; o primeiro realizado por tratamento térmico do SrTiO3 e diferentes percentuais de melamina (precursor de C3N4) a 550 ºC, com as amostras denominadas como STOCN-MelX% (X = 50%, 86%, 88%, 92%, 95%, 97% e 99%). O segundo procedimento utilizou tratamento sonoquímico e térmico de SrTiO3 e C3N4 nas proporções STOCNX% (15%, 50% e 85%) a 300 °C. Os materiais obtidos foram caracterizados para estudo da estrutura, morfologia, superfície, composição química, propriedades ópticas e perda de massa, através da difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, espectroscopia de reflectância difusa e termogravimetria, respectivamente. E uma avaliação da atividade fotocatalítica dos materiais obtidos foi realizada sob radiação na região do visível na degradação de azul de metileno e amilorida. Os resultados obtidos possibilitaram observar que no primeiro procedimento, o rendimento de C3N4 aumentou com uso de maior percentual em melamina. As atividades fotocatalíticas por este procedimento foram maiores para as amostras STOCN-Mel99% e STOCN-Mel95% na degradação do corante azul de metileno e da amilorida, respectivamente. Os valores de gap para as heteroestruturas STOCN-MelX% (95%, 97% e 99%) em 2,7 eV indicaram a ampliação da banda de absorção de energia do SrTiO3 para a região do visível. As proporções obtidas por tratamento sonoquímico, STOCNX% (15%, 50% e 85%), apresentaram maior desempenho fotocatalítico na degradação da amilorida em comparação aos seus constituintes SrTiO3 e C3N4 em todas as proporções avaliadas. Os procedimentos estudados são promissores na obtenção de heteroestruturas apresentando valores de constante cinéticas bem similares no desempenho fotocatalítico. Desta forma, os semicondutores SrTiO3 e C3N4 usados para obtenção de heteroestruturas são promissores para aplicação em fotocatálise heterogênea utilizando luz solar, por exemplo. Visto que essa fonte de energia é renovável e com viabilidade econômica e ambiental.