ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: Incorporação de dióxido de titânio e dióxido de zircônio na atapulgita do Piauí.
AUTORES: Gonçalves, W.M. (UFPI) ; Santos, M.R.M.C. (UFPI) ; da Silva Filho, E.C. (UFPI)
RESUMO: Com o advento de novas técnicas de limpeza de água, ar e efluentes industriais e
desinfecção de materiais perigosos, como os corantes têxteis, cresceu-se o uso
dos processos oxidativos avançados, em especial a fotocatálise, ou seja, a
fotodegradação química por catalisadores metálicos ou seus óxidos mais estáveis,
há ainda a possibilidade de os suportá-los em várias matrizes como, por exemplo,
a incorporação de óxidos metálicos em argilo-minerais. Com isto a atapulgita de
Guadalupe-PI foi modificada pelo método sol-gel in situ sendo incorporados os
óxidos de Ti(IV) e Zr(IV) na mesma e caracterizados por DRX e FTIR
para aplicação em fotodegradação de corantes.
PALAVRAS CHAVES: Atapulgita; Incorporação de óxidos; caracterizações
INTRODUÇÃO: Os POA’s, em especial a degradação química, vem crescendo a cada ano e tornando
de fundamental importância em química ambiental. Onde o destaque é dado aos
óxidos metálicos que atuam como catalisadores (GARCIA, 2006). A atapulgita,
argilomineral de hábito fibroso, é um filossilicato 2:1 que apresenta folhas
octaédricas contínuas em apenas uma dimensão (pertence a classe das hormitas) e
folhas tetraédricas também divididas em forma de fita por inversão resultando
numa estrutura porosa cujos canais contêm cátions trocáveis e moléculas de água,
com fórmula Mg5[Si8O20](OH)2(OH2)4.4H2O, com Mg localizado preferencialmente nos
sítios octaédricos,havendo possibilidade dos cátions Mg e Al serem trocáveis.
Costumam ser utilizadas como agente descorante e clarificante, catalisador,
adsorvente em geral, carreador de pesticida, agente reológico em fluidos de
perfuração (GAN et al, 2009 e YEH et al, 2010). O óxido de titânio (TiO2) é um
semicondutor fotocatalítico bastante eficiente para aplicações ambientais,
devido a não toxicidade, alto poder oxidante, boa relação custo-eficácia e
capacidade de ativação pela luz solar, o Titânio tem band-gap de 3,2 eV e requer
400 nm para sua atividade catalítica. O óxido de zircônio (ZrO2) também possui
propriedade fotocatalítica, existindo este em três formas: monoclínico,
triclínico e cúbica(KHAN & KIM, 2009 e ZHANG et al, 2009). Uma grande variedade
de COT é passível de degradação por fotocatálise heterogênea. Na maior parte, a
fotodegradação leva à total mineralização dos poluentes gerando CO2, H2O(GUPTA
et al, 2012 e BERNARDES et al 2011). O objetivo deste trabalho foi Incorporar
óxidos de Ti(IV) e Zr(IV) na atapulgita do piauí.
MATERIAL E MÉTODOS: A atapulgita foi obtida em Guadalupe-PI e depois de recebida esta foi cominuída
em peneiras granulométricas 200 mesh (74 μm) e armazenada em frascos de 50 g. Os
reagentes usados foram ZrOCl2.8H2O e Ti[OCH(CH3)2]4, usados como recebidos,
ambos da Sigma Aldrich na proporção de 1:4. Água deionizada pelo sistema Milli-Q
foi usada para as sínteses dos materiais pelo método sol-gel in situ, bem como,
para os testes de fotodegradação do AM.
SÍNTESE
Incorporação dos óxidos na atapulgita
A incorporação do ZrO2 foi feita usando-se 5 g de atapulgita em 100 mL de água
deionizada previamente deixada na forma de suspensão durante 30 min. em um banho
de ultrassom. 2 g de ZrOCl2.8H2O foram diluídas em 15 mL de HCl concentrado e
adicionado lentamente a suspensão de atapulgita, a mistura foi agitada em
agitador magnético por 30 min. e para a hidrólise do Zr foi adicionado NH4OH
concentrado para a deposição de Zr(OH)2 nas fibras de atapulgita e ajustando-se
o pH para 7. Essa mistura foi agitada por 4 h, depois centrifugada e seca a 80ºC
e por fim calcinada em mufla a 300 ºC por 4 h. O material obtido foi chamado de
ATA-ZrO2. Este material foi analisado em DRX e em FTIR. O ATA-TiO2, ATA-ZrO2-
TiO2 e ATA-TiO2-ZrO2 seguiram o mesmo processo descrito.
CARACTERIZAÇÕES
Os materiais foram caracterizados em um Difratômetro de raios-X Shimadzu-XRD-
6000 com radiação Cu-Kα com 5º≤2θ≥75º e comparados com cartões JCPDS e em um
espectrômetro FT-IR Varian 670IR usando pastilha de KBr (4000 cm-1 a 400 cm-1).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Terminadas as sínteses foram feitas caracterizações dos materiais obtidos onde
são mostradas nas figuras seguintes, O DRX serviu para verificar as
incorporações da titânia e zircônia no argilo-mineral e o FTIR para confirmar
estas sínteses. As reflexões em aproximadamente 2θ = 8º, 12º, 15º, 20º, 27º,
36º, 51º e 63º correpondem a atapulgita além de quartzo em 2θ = 18º presente nos
materiais, que se manteve quase que inalterada após a incorporação dos óxidos.
As reflexões de ZrO2 foram observadas em 2θ = 32º, 35º, 50º, 63º e 72º,
aproximadamente, comprovando a estrutura cúbica deste óxido (Fig.1), seguido o
procedimento de síntese, o titânio foi incorporado na atapulgita e teve
reflexões em aproximadamente 2θ = 25º, 37º, 48º, 55º e 64º sob a forma anatase
(Fig. 1 e 2). Houve um pequeno deslocamento nos picos de difração dos materiais,
mas viu-se que foi possível a incorporação tanto de titânia e zircônia como de
seu inverso, pois ocorreu pouca sobreposição dos picos. Estes materiais foram
ainda analisados em FTIR Observou-se na atapulgita a presença de bandas em 3542
cm-1 e 3625 cm-1 que são característicos de estiramento vibracional de grupos OH
referentes às hidroxilas da água presentes na superfície do argilo-mineral. A
água coordenada ao Mg é confirmada pela banda em 1647 cm-1, e a banda em 979 cm-
1 é característica de Si–O, em 497 cm-1 e em 1230 cm-1 houve estiramentos Zr-O e
os estiramentos do tipo Ti-O foram em 970 cm 1 e 1340 cm-1 confirmando os
resultados de DRX dos materiais.
FIGURA 1 - DRX de ATA, ATA-ZrO2 e ATA-ZrO2-TiO2
Difratogramas DRX de Atapulgita, com ZrO2 e com ZrO2
e TiO2 na ordem em que foram sintetizadas.
FIGURA 2 - DRX de ATA, ATA-TiO2 e ATA-TiO2-ZrO2
Difratogramas DRX de Atapulgita, com TiO2 e com TiO2
e ZrO2 na ordem em que foram sintetizadas.
CONCLUSÕES: O método sol-gel in situ empregado para a síntese dos materiais foi eficiente e
foi possível a verificação e comprovação por meio de análises de DRX. Logo o TiO2
e ZrO2 foram incorporados na formas anatase e cúbica, respectivamente. Viu-se
então que os materiais obtidas são promissores para aplicações em fotocatálise
e/ou ab-adsorção de materiais perigosos.
AGRADECIMENTOS: GONÇALVES, W. M. agradece ao CNPq pela bolsa de ITI, ao LIMAv e ao Prof. DA SILVA
FILHO, E. C.
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