Síntese dos nanocompósitos suportados de TiO2 com Polianilina para fotodegradação de corantes

Abstract

O descarte inadequado de efluentes industriais têxteis carregados de corantes tóxicos tem sido ainda uma das principais fontes de contaminação dos corpos hídricos. Assim, desenvolver tecnologias adequadas para a aplicação no tratamento destes efluentes se torna extremamente necessário. Dentre os processos aplicáveis ao tratamento de efluentes, a fotocatálise heterogênea tem se mostrado apta para a descontaminação destes efluentes em razão da eficiência e facilidade operacional. O objetivo deste trabalho foi estudar a síntese de um fotocatalisador constituído por nanotubos de dióxido de titânio (TiO2) sensibilizados por um filme polimérico de polianilina (TiO2@Pani) para aplicação na fotodegradação de um corante modelo (azul de metileno). A matriz nanotubular contendo nanotubos de TiO2 foi obtida via anodização de chapas de titânio, as quais foram posteriormente tratadas termicamente a 400 °C por 3 h em mufla, permitindo a obtenção da fase cristalina anatase. Posteriormente foi realizada a eletropolimerização in situ da anilina sob a matriz nanotubular para obtenção do filme de polianilina. Foram avaliados os efeitos do pré-tratamento da matriz na polimerização e da concentração de anilina (0,01 à 0,5 mol. L-1) no eletrólito durante a síntese. A etapa de pré-tratamento foi indispensável para a síntese da polianilina, visto que a matriz nanotubular atuou como uma camada de óxido estruturado. Em se tratando do efeito da concentração de anilina, em concentrações muito altas (acima de 0,5 mol. L-1) não foi possível realizar o controle da espessura do filme polimérico. Entretanto, para concentrações muito baixas (0,01 mol. L-1) o processo não ocorreu devido ao gradiente de cargas existente entre o ácido sulfúrico presente no eletrólito e a anilina. O melhor controle de espessura do filme foi obtido na concentração de 0,025 mol. L-1 de anilina. A aplicação de TiO2@Pani promoveu aproximadamente 66% de remoção do corante contra 62% da amostra contendo apenas nanotubos de TiO2. Isso indica que a inserção da polianilina no compósito melhorou a atividade fotocatalítica do TiO2, o que pode ser explicado pela sinergia entre o TiO2 e a polianilina no material produzido. Entretanto, o resultado obtido não é estatisticamente significativo. Deste modo, os resultados mostraram que, para que o nanocompósito estudado favoreça a fotodegradação de corantes, é necessária a formação de camadas ultrafinas de polianilina que não interfiram na absorção de luz pela matriz de TiO2 e na difusão dos portadores de carga fotogerados para a interface sólido/líquido, onde as reações redox ocorrem.