Síntese e caracterização do sistema óxido de grafeno reduzido – óxido de cobalto e seu comportamento adsortivo frente ao corante aniônico indosol blue

Abstract

O presente trabalho consiste da síntese do óxido de grafeno reduzido (OGR), óxido de cobalto (Co₃O₄) e do híbrido de OGR-Co₃O₄. O OGR foi obtido pelo método Hummers-Offeman, enquanto que o Co₃O₄ e o híbrido foram obtidos pelos métodos de coprecipitação seguido de tratamento térmico. Os materiais preparados foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria, espectroscopia de infravermelho e difração de raios X. Os resultados das caracterizações mostraram que foi possível sintetizar o híbrido OGRCo₃O₄ e seus constituintes separadamente. Além das caracterizações analíticas, óxido de grafeno reduzido, óxido de cobalto e o híbrido OGR-Co₃O₄ tiveram suas áreas superficiais determinadas pelo método BET cujos valores foram 246,1, 47,90 e 91,97 m²/g, respectivamente. O híbrido OGR-Co₃O₄ apresentou valor de ponto de carga zero (PCZ) igual a 1,64 e melhor adsorção para pH abaixo de 7. O híbrido sintetizado foi usado para investigar o processo adsortivo frente a um corante aniônico, o Indosol Blue. Além disso, o equilíbrio de adsorção, a cinética de adsorção e os parâmetros termodinâmicos foram estudados. O equilíbrio de adsorção foi realizado nas temperaturas de 27, 35 e 45ºC em pH 3,5 e faixa de concentração de 5 a 60 mg/L de corante com melhor adsorção de 794 mg/g para a temperatura de 27 °C. A cinética de adsorção mostrou uma adsorção máxima de 600 mg/g em 24 h de contato para concentração de 60 mg/L de corante com melhor modelagem para o modelo de Elovich. O estudo dos parâmetros termodinâmicos (ΔH°, ΔS°, ΔG°) revelaram que o processo de adsorção é exotérmico e espontâneo. O híbrido mostrou possuir um potencial como adsorvente, no entanto, possui limitações para processos adsortivos em meios ácidos devido à presença de metais.