Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas com revestimento duplo de sílica e dióxido de titânio com elevada atividade fotocatalítica para degradação do corante azul de metileno

Abstract

Nanocompósitos multifuncionais baseados em núcleos magnéticos estão sendo amplamente estudados atualmente com foco em aplicações biomédicas, ambientais e de engenharia. Neste estudo, sintetizamos, pelo método solvotermal, nanopartículas magnéticas (NPM) com revestimento duplo para obter um nanocompósito do tipo NPM@SiO2@TiO2. As NPM foram revestidas com uma casca de sílica usando o método sol-gel. Além disso, a hidrólise e condensação de isopropóxido de titânio foi usada para uma segunda camada de revestimento de TiO2em SiO2. Diversas técnicas foram utilizadas para caracterizar as propriedades do nanocompósito NPM@SiO2@TiO2. A Microscopia de Força Atômica revelou NPM da ordem de 5 nm, coerentes com as tamanho estimado das NPM individuais por Microscopia Eletrônica de Transmissão. Por outro os agregados quase esféricos formados pelas NPM apresentam tamanho médio de 116 nm; o revestimento estimado pela mesma técnica foi da ordem 15 nm e o revestimento de dióxido de titânio foi da ordem 34 nm. Os padrões de difração de raios X evidenciaram a formação de TiO2anatase, sem as fases cristalinas rutilo ou brookita. A área superficial estimada foi de 167 m2g-1para NPM@SiO2@TiO2. A excelente atividade fotocatalítica de NPM@SiO2@TiO2foi demonstrada pela degradação do corante azul de metileno sob luz ultravioleta. Os resultados indicam que o nanocompósito sintetizado reduziu em 95% a concentração do corante nos primeiros 30 minutos, o que é maior que os 47% obtidos quando o TiO2comercial, Degussa P25. Os resultados indicam que os primeiros 120 minutos são suficientes para obter 99,9% de redução fotocatalítica. Até onde sabemos, não há nenhum outro material que mostre essa forte ação fotocatalítica contra o corante azul de metileno. As propriedades magnéticas da amostra NPM@SiO2@TiO2mostram que este nanocompósito pode ser facilmente separado da solução usando um campo magnético externo. Nossos resultados indicam que sua atividade fotocatalítica estável é garantida, pelo menos quatro vezes, sem qualquer perda significativa de atividade. Os resultados indicam que o nanocompósito NPM@SiO2@TiO2obtido com sucesso é interessante para aplicações de tratamento de efluentes e apresenta-se promissor para degradar outros contaminantes da água.