MOURÃO, H. A. J. L.

RIBEIRO, C.

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ISSN 2175-8395Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuáriaEmbrapa Instrumentação AgropecuáriaMinistério da Agricultura, Pecuária e AbastecimentoRede de Nanotecnologia Aplicada ao AgronegócioAnais do V Workshop 2009Odílio Benedito Garrido de AssisWilson Tadeu Lopes da SilvaLuiz Henrique Capparelli MattosoEditoresEmbrapa Instrumentação AgropecuáriaSão Carlos, SP2009Exemplares desta publicação podem ser adquiridos na:Embrapa Instrumentação AgropecuáriaRua XV de Novembro, 1452Caixa Postal 741CEP 13560-970 - São Car1os-SPFone: (16) 2107 2800Fax: (16) 2107 2902http://www.cnpdia.embrapa.brE-mail: sac@cnpdia.embrap.brComitê de Publicações da UnidadePresidente: Dr. Luiz Henrique Capparelli MattosoMembros: Dra. Débora Marcondes Bastos Pereira Mi1ori,Dr. João de Mendonça Naime,Dr. Washington Luiz de Barros MeloValéria de Fátima CardosoMembro Suplente: Dr. Paulo Sérgio de Paula Herrmann JuniorSupervisor editorial: Dr. Victor Bertucci NetoNormalização bibliográfica: Valéria de Fátima CardosoCapa: Manoela Campos e Valentim MonzaneImagem da Capa: Imagem de AFM de nanofibra de celulose - Rubens Bemardes FilhoEditoração eletrônica: Manoela Campos e Valentim MonzaneH! ediçãolª impressão (2009): tiragem 200Todos os direitos reservados.A reprodução não-autorizada desta publicação, no todo ou em parte,constitui violação dos direitos autorais (Lei no 9.610).CIP-BrasiI. Catalogação-na-publicação.Embrapa Instrumentação AgropecuáriaAnais do V Workshop da rede de nanotecnologia aplicada aoagronegócio 2009 - São Carlos: Embrapa InstrumentaçãoAgropecuaria, 2009.IrregularISSN: 2175-83951. Nanotecnologia - Evento. I. Assis, Odílio Benedito Garrido de.11.Silva, Wilson Tadeu Lopes da. Ill. Mattoso, Luiz HenriqueCapparelli. IV. Embrapa Instrumentação Agropecuaria© Embrapa 2009Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegôcio - Anais do V WorkshopRedef~grt5---W-NanoSÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOCOMPÓSITOSMAGNÉTICOS E SUA APLICAÇÃO NA FOTODEGRADAÇÃODE RODAMINA B.Henrique A. J. L. Mourão':", Caue Ribeiro?'Depto. de Quimica - UFSCar, 13560-905, São Carlos/SP2Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio, Embrapa Instrumentação Agropecuária,13560-970, São Carlos/SP *mourao@cnpdia.embrapa.brProjeto Componente: PC4 Plano de Ação: 01.05.1.01.04.04ResumoEste trabalho descreve a síntese de nanocompósitos magnéticos fotocatalisadores, baseados naassociação de nanopartículas magnéticas centrais (ferritas) com o semicondutor Sn02superficialmente distribuído. Para isso, foi sintetizadas ferritas de CoFe204 pelo método dosprecursores poliméricos e posteriormente, estas foram recobertas com Sn02 resultando naformação de nanocompósitos de Sn02/CoFe204. Estes nanocompósitos foram caracterizados porDRX, MET e o potencial fotocatalítico destes nanocompósitos foi avaliado através dafotodegradação do corante rodamina B.Palavras-chave: fotocatálise, síntese, nanocompósito magnético.IntroduçãoAtualmente, a questão ambiental é pauta dediscussões em todo o mundo e projetos de diversasáreas cada vez mais devem considerar este tema. Umproblema ambiental bastante grave é a contaminaçãode águas, sendo a contaminação por resíduos decompostos orgânicos uma das mais preocupantes.Diversos métodos de tratamento de resíduos decompostos orgânicos vêm sendo estudados, emespecial, os processos oxidativos avançados(POAs). Estes envolvem a geração de radicais pordiversos sistemas, como por exemplo, a geraçãodestes radicais na superficie de semicondutoresfotoexcitados (LEGRINI et al., 1993). A maioria dostrabalhos desta área é relativa à utilização do Ti02,especialmente na forma anatase; entretanto o Sn02,que possui algumas características que seassemelham às do Ti02 (como por exemplo, valoresde band gap próximos) ainda foi pouco explorado emfotocatálise. Em fotocatálise heterogênea, a alta áreasuperficial do fotocatalisador é importante para aeficiência do processo, sendo este fato o grandemotivado r para utilização de materiaisnanoestruturados, visto que estes possuem elevadaárea superficial específica. No entanto, a utilizaçãode fotocatalisadores nanopartículados, tem comoprincipal obstáculo a sua separação do meioreacional para reutilização após o processofotocatalítico, devido à alta estabilidade em meioaquoso.Uma alternativa para contornar este problemaé associar à fase de interesse uma fase compropriedade magnética pela formação de umnanocompósito que possa ser efetivamentedesestabilizado pela aplicação de campo magnético.Esta foi a meta central deste trabalho: odesenvolvimento de nanocompósitos magnéticoscom potencial para aplicação na foto degradação decompostos orgânicos, utilizando-se o método dosprecursores poliméricos,.Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18 de setembro de 2009168Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio - Anais do V WorkshopMateriais e métodosAs nanopartículas magnéticas (ferritas) deCoFezÜ4 via método dos precursores poliméricosforam sintetizadas como apresentado em trabalhosanteriores (MOURÃO, 2009; RIBEIRO eMOURÃO, 2007). Posteriormente, foi feito orecobrimento da ferrita CoFe204 com Sn02 viamétodo dos precursores poliméricos obtendo onanocompósito de CoFe204 recoberta por Sn02(SnO/CoFe204). Foi obtida uma resina de Sn aaproximadamente 0,1 mol/L através do método dosprecursores poliméricos, utilizando-se o seguinteprocedimento: a uma solução de ácido cítrico, foiadicionado SnC12 em uma razão molar ácido cítrico:Sn igual a 3: 1. Em seguida, adicionou-seetilenoglicol à esta solução, em uma proporçãomolar etilenoglicol:ácido cítrico igual a 2: 1, sobagitação a 50°C por aproximadamente 30 minutos,obtendo-se assim a resina de Sn. Posteriormente, asnanopartículas de CoFe204 obtidas pelo método dosprecursores poliméricos foram dispersas nesta resinade Sn e a suspensão resultante foi levada a moinhoatritor por 2 horas para desaglomeração dasnanopartículas dispersas. Após a moagem, estasuspensão foi roto evaporada e o produto obtido foitratado termicamente a 450°C por 2 horas, obtendo-se os nanocompósitos de SnO/CoFe204 numaproporção em massa igual 44: 56 (Sn02: CoFezÜ4)'Os nanocompósitos sintetizados foramcaracterizados por di fração de raios - X (DRX)utilizando-se um equipamento Rigaku modelo DMax 2500PC (radiação CuKa) e microscopiaeletrônica de transmissão (MET) em ummicroscópio eletrônico de transmissão PhilipsCM200. O potencial fotocatalítico destesnanocompósitos a 100 mg.L: foi avaliado frente afotodegradação do corante rodamina B (2,5 mg.L")sob radiação Uv. Em intervalos regulares, amostrasforam coletadas e analisadas por espectroscopia UV-Visível a 554 nm (equipamento Shimadzu UV-1601PC), para monitoramento da concentração deRodaminaB.Resultados e discussãoOs nanocompósitos de SnO/CoFe204 foraminicialmente caracterizados por DRX. A Figura 1apresenta o difratograma obtido, onde pode-seobservar que foram identificadas as fases CoFezÜ4 eSn02-cassiterita.Pode-se observar a presença de picos maisalargados para o material modificador (Sn02) eassim, pode-se sugerir que as partículas de CoFe204estão maiores do que as partículas do materialmodificador (neste caso, o Sn02). Assim, foi feito aestimativa do tamanho de cristalito utilizando-se aequação de Scherrer (CULLITY, 1997). A Tabela Iapresenta os resultados de tamanho médio decristalito obtidos utilizando-se todos os picos dedifração identificados. O valor estimado foi de 20,6 e3,4 nm para as nanopartículas de CoFe204 e Sn02,respectivamente.••i SnO/CoFe204(e) CoFe204(x) Sn02 -cassíteríta•xx, I~',I.II!"I1.\ di. "~.'Y ,01\' "'" \!"!20 30 40 50 60 7029Fig. 1. Difratograma dos nanocompósitos deSnO/CoFezÜ4'Tabela 1.Tamanho médio de cristalito de CoFe204 eSn02•SuOz Cl.I·\·/>4hkl 19 [lDRX hkl 29DllltxIlIIl um110 26.611 .1.1 2.!O 30.084 25.7101 .13.893 J.6 311 35.·+37 22.52J I 51.780 .1.5 400 ·L~.()58 1604.'01 65.937 ,U 511 56.973 ZO.5441) 62.585 19.3l\!{<c1hl .1A [VI(-dia 20.(,Posteriormente, os nanocompósitos deSn02/CoFe204 foram caracterizados por MET. AFigura 2 apresenta as imagens obtidas onde observa-se a presença de nanopartículas de CoFe204rodeadas por várias nanopartículas de Sn02menores. Pode-se observar também que não ocorreua formação de uma camada uniforme derecobrimento sobre a superficie das ferritas, e que emalguns locais das imagens existem regiões separadascom grandes quantidades de nanopartículas de Sn02ouCoFe204.Por fim, a Figura 3 apresenta a curva defoto degradação da rodamina pura e na presença dosnanocompósitos de Sn02/CoFe204. Pode-seobservar que os nanocompósitos sintetizadosapresentaram eficiência fotocatalítica nafoto degradação do corante, visto que a diminuiçãoda concentração da rodamina na presença dosnanocompósitos foi maior do que a fotólise direta docorante.Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18 de setembro de 2009169Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio - Anais do V WorkshopFig. 2. Imagens obtidas por MET dosnanocompósitos de SnO/CoFe204•1.0•• _.•. - rodamina pura• Sno/CoFep •••0.9I •• • •• •• ••• •0.70.6+---,---,---.,-----.----,--l6o 82 4Tempo (h)Fig. 3. Curva de fotodegradação de rodamina B,sob radiação Uv.ConclusõesAtravés do método dos precursorespoliméricos foi possível sintetizar nanocompósitosmagnéticos de SnO/CoFe204, sendo observado apresença de nanopartículas de Sn02 superficiaismenores e com uma distribuição não uniforme sobrea superficie das ferritas de CoFep4. Estesnanocompósitos apresentaram atividadefotocatalítica na fotodagradação do coranterodamina B e a sua propriedade magnética (devido apresença das ferritas centrais) pode ser utilizada paraseparar o material do meio reacional após o processofotocatalítico.AgradecimentosCNPq, FINEP/MCT, LIEC/UFSCar, FAPESP(processo: 07/53026-6), EMBRAPAICNPDIA.ReferênciasCULLITY, B. D. Elements ofx-ray diffraction. [S.1.]:Addison- Wesley, 1967.LEGRINI, O.; OLIVEROS, E.; BRAUN, A. M.;Photochemical Processes for Water Treatment.Chem. Rev., Washington, v. 93, p. 671-698, 1993.MOURAO, H. A. 1. L.Síntese e caracterização denanocompósitos magnéticos e sua aplicação nadespoluição de águas. 2009. 92 f. Dissertação(Mestrado) - UFSCar, São Carlos.RIBEIRO, C.; MOURÃO, H. A. J. L.Desenvolvimento de catalisadores magnéticospara despoluição de águas contaminadas compesticidas. São Carlos, SP: EmbrapaInstrumentação Agropecuária, 2007. 7 p. (EmbrapaInstrumentação Agropecuária. Circular Técnica; 39.Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18 de setembro de 2009170

Síntese e caracterização de nanocompósitos magnéticos e sua aplicação na fotodegradação de rodamina B.

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