52º CBQ - Preparo e avaliação do potencial de materiais constituídos de nióbio (Nb[sub]2[/sub]O[sub]5[/sub]) modificada com ródio (Rh) como catalisadores em reações envolvendo a degradação de corantes orgânicos

ÁREA: Química Inorgânica

TÍTULO: Preparo e avaliação do potencial de materiais constituídos de nióbio (Nb₂O₅) modificada com ródio (Rh) como catalisadores em reações envolvendo a degradação de corantes orgânicos

AUTORES: Candido de Rezende, C. (UFLA) ; Leal Neto, J. (UFLA) ; Carlos Alves de Oliveira, L. (UFMG) ; Candido da Silva, A. (UFMG) ; César Pereira, M. (UFVJM) ; Botelho Almeida, A. (UFLA)

RESUMO: Uma série de compósitos de Rh/Nb₂O₅ (%Rh mol = 0,1; 1,0 e 2,5) foi preparado pelo método convencional de co-precipitação. Resultados de difração de raios X, redução à temperatura programada e microscopia eletrônica de Varredura sugeriram a efeito de dopagem do Rh na estrutura do óxido de nióbio. Os testes catalíticos foram realizados na oxidação do corante orgânico rodamina B como molécula modelo de poluente e observou-se que a presença de ródio tem um efeito notável sobre a atividade catalítica.

PALAVRAS CHAVES: FOTOCATÁLISE; NIÓBIA ; RÓDIO

INTRODUÇÃO: A aplicação de corantes é uma importante etapa na indústria têxtil. A Poluição causada pelo uso de corantes é um problema comum enfrentado pelos países e provoca danos à saúde, à ecologia e o uso da água. O corante orgânico rodamina B provoca sensação de queimação, tosse, chiado, falta de ar, dor de cabeça, náuseas e vômitos. Portanto o tratamento de corante orgânicos presentes na água é de vital importância devido aos seus impactos tanto na saúde animal como no meio ambiente. Recentemente, propriedades fotocataliticas da niobia têm sido exploradas por muitos autores (ESTEVES et al., 2008). Neste trabalho, a niobia foi modificada com ródio pelo método de co-precipitação para degradação fotocatalitica do corante rodamina B. Os compósitos foram caracterizados através de Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM), Redução à Temperatura Programada (TPR) e Difração de Raios X (DRX).

MATERIAL E MÉTODOS: Os compósitos de Rh/Nb₂O₅ (%Rh mol = 0,1; 1,0 e 2,5) foram preparados a partir de {NH₄NbO(C₂O₄)(H₂O)n (CBMM – Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração, Araxá-MG) e solução aquosa de RhCl₃. H₂O (%Rh (mol) calculado 0,1; 1 e 2,5) pela co-precipitação com hidróxido de sódio (5 mol/L). O sólido obtido foi lavado com água até pH 7, seco a 100ºC por 12 h e tratamento térmico com oxigênio atmosférico a 500 ºC por 3 horas. Os dados da difração de raios X (DRX) foram coletados a partir da RIGAKU modelo GEIGERFLEX usando radiação Cu Kα. A micrografia microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram obtidas a partir da Leo Evo 40 XVP. Os experimentos da TPR foram analisados pelo equipamento CHEMBET 3000 com 20 mg das amostras em 25 mL min-1 H₂(5%)/N₂ com taxa de aquecimento de 10ºC min^-1.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A microscopia eletrônica de varredura (SEM), figura 1, mostrou que o compósito NbRh 2,5% apresentou superfície homogênea enquanto que os compósitos NbRh 1% e NbRh 0,1% apresentam forma granular. As analises por redução à temperatura de programada (TPR) indicaram três picos de consumo de hidrogênio, conforme figura 2a, sendo que o aumento da concentração de Rh no compósito diminui a temperatura de redução. As DRX dos materiais, figura 2b, apresentaram picos de cristalinidade semelhantes para todos os materiais, característicos da formação de óxido de sódio e nióbio (Na₂Nb₄O₁₁, JCPDS 44-60.Os testes catalíticos utilizando corante orgânico rodamina B, figura 2c, apresentaram remoção de cor em cerca de 40%. Sendo que o compósito com maior teor de ródio apresentou melhor desempenho. Provavelmente o processo fotocatalítico estaria gerando potencias bastantes positivos na faixa de +2,0 a +3,5 eV que é capaz de gerar radicais HO^●, a partir de moléculas de água ou íons hidroxila (^–OH) adsorvidos na superfície do semicondutor, os quais podem subsequentemente oxidar o contaminante orgânico (NOGUEIRA et al., 1998).

Figura 1

Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV): a) NbRh 2,5%; b) NbRh 1% e c) NbRh 0,1%

Figura 2

Resultados das caracterizações dos materiais e dos testes catalíticos: 2a) TPR; 2b) DRX; 2c) Fotocatálise da rodamina B.

CONCLUSÕES: Óxido de nióbio pode ser modificado com ródio para formar compósitos de óxido de sódio e nióbio (Na₂Nb₄O₁₁, JCPDS 44-60) através do método de co-precipitação. A atividade catalítica possibilitou a remoção da cor do corante orgânico rodamina B em cerca de 40%. A presença do ródio na estrutura do óxido de nióbio tem um efeito notável sobre a atividade catalítica.

AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao CNPq e FAPEMIG pelo apoio financeiro, CAPQ-UFLA pelos resultados analíticos e CBMM pelo fornecimento dos precursores de nióbio.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ESTEVES, A. ; OLIVEIRA , L.C.A.; RAMALHO T.C.; GONÇALVES, M. ; ANASTÁCIO, A.S. ; CARVALHO, H.W.P. ; New materials based on modified synthetic Nb[sub]2[/sub]O[sub]5[/sub] as photocatalyst for oxidation of organic contaminants, Catalysis Communications 10 (2008) 330–332.NOGUEIRA, R.F.P.; JARDIM, W.F. A fotocatálise heterogênea e sua aplicação ambiental. Química Nova, 21, 1998, 69-72.