Nanopartículas de TiO2:WO3 e ZnO obtidas pela utilização de moinho vibratório: caracterização e propriedades fotocatalíticas

Processos Oxidativos Avançados (POA) são amplamente estudados como alternativas para tratamento de águas. A fotocatálise heterogênea (um tipo de POA) consiste na ativação por radiação de um semicondutor, gerando sítios oxidantes e redutores que irão atuar na mineralização dos poluentes. A área superficial de um fotocatalisador é de extrema importância, pois os processos irão se ativar e ocorrer na superfície do mesmo, tornando necessária a obtenção de pós em escala nanométrica. O presente trabalho estudou a aplicação da Moagem de Alta Energia (MAE), utilizando o moinho SPEX 8000 Mixer/Mill na obtenção de óxidos (na forma de pós nanométricos) para aplicação fotocatalítica. Foi utilizada a proporção bola:material de 5:1 e diferentes parâmetros de processamento para a obtenção de pós nanoestruturados de TiO2:WO3 e ZnO. A atividade fotocatalítica foi avaliada por meio da decomposição da Rodamina B (RhB). Os pós foram caracterizados via B.E.T. picnometria a Hélio, difração de raios X, DSC/TG e FTIR e submetidos ao processo de moagem. Para o sistema TiO2:WO3, foram avaliadas as composições em massa de 0:100, 30:70, 50:50, 70:30 e 100:0 e os tempos de moagem de 2, 4, 6 e 8 horas; para o ZnO foi realizada a moagem durante 1, 2, 3, 4 e 5 horas do óxido puro. Após a moagem foi realizada lixívia ácida para a descontaminação do ferro provindo da MAE, utilizando-se Ácido Clorídrico 6,5 M ou Ácido Oxálico 0,5 M. Os pós processados foram então desaglomerados e caracterizados via difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e fluorescência de raios X (FRX). Ensaios fotocatalíticos foram realizados em um reator fotoquímico com incidência de radiação ultravioleta. Os resultados mostraram que a MAE utilizando moinho SPEX 8000 apresenta potencial na obtenção de pós em escala nanométrica, de modo que com 1 hora de moagem para o ZnO tais dimensões já foram alcançadas, bem como em 2 horas para o sistema TiO2:WO3. As análises químicas demonstraram que para o sistema TiO2:WO3 ambas as lixívias diminuíram o percentual de ferro, mas a lixívia realizada em ácido clorídrico levou à formação de maiores aglomerados e de partículas de morfologia diferenciada. Para o ZnO, a utilização do ácido oxálico levou a formação do oxalato de zinco que, por sua vez, proporcionou o crescimento das partículas para escala micrométrica. Os óxidos processados mediante a MAE apresentaram menor atividade fotocatalítica para a degradação da RhB utilizando radiação UV. Este comportamento pode estar ligado às transformações estruturais ocorridas durante o processamento, incorporação do Fe na estrutura dos materiais, surgimento de imperfeições cristalinas e elevação na taxa de recombinação dos pares fotogerados.