Produção de heterojunção baseada em tântalo aplicado para fotocatálise

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvida uma heterojunção a partir de nanotubos de tântalo e microestruturas de BiVO4. É relatada uma estratégia hidrotérmica simples para formar heterojunção n-n de nanotubos de Ta2O5 e microestruturas de BiVO4 preparadas separadamente por anodização e processo hidrotérmico. Foi investigado a obtenção do oxidante BiVO4 sintetizado através de diferentes métodos e pelo ajuste do pH (2,0; 3,5 e 5,0). As estruturas foram caracterizadas por Raman, obtendo informações relacionadas a ligações de curto alcance nos sistemas sintetizados. A estrutura eletrônica foi analisada por Uv-Vis para o BiVO4 e NTs de Ta2O5, obtendo um band gap médio para o BiVO4 de 2,4 eV e 3,8 eV para os NTs de Ta2O5. A estrutura cristalina foi caracterizada por difração de raios-X (DRX), técnica esta que fornece informações relacionadas à cinética de transformação das fases. Análises por microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de área superficial específica (BET) foram utilizadas para o conhecimento da morfologia e área superficial das estruturas. A atividade fotocatalítica foi avaliada pela fotodegradação do corante azul de metileno (AM) em meio aquoso sob condição AM 1.5 G (100 mW cm-2). Para produção de H2, a fotogeração ocorreu na presença dos fotocatalisadores durante 3 horas. Para a fotodegradação do AM, o Ta2O5/BiVO4-2H obtido via hidrotermal apresentou fotodegradação de 72,3%, comparado aos 28,3% apresentados pela amostra produzida pela mistura mecânica, com manutenção de 86,4% de seu desempenho fotocatalítico após 3 ciclos de fotodegradação. Foram realizados testes para quantificação da produção de H2 através de cromatografia gasosa. A fotogeração de H2 ocorreu na presença dos fotocatalisadores e os resultados obtidos foram para os NTs de Ta2O5 (800°C, 850°C e 900°C) uma produção de 4,4 μmol.g-1, 6,0 μmol.g-1 e 6,82 μmol.g-1 de H2 e para os compósitos Ta2O5/BiVO4-2H e Ta2O5/BiVO4-M 10,2 μmol.g-1 e 2,80 μmol.g-1 de H2 em 3 h.