Síntese e avaliação fotocatalítica de Nb2O5 modificado com lantânio para a degradação de corantes sintéticos

Abstract

O tratamento de efluentes industriais contendo corantes sintéticos representa um desafio ambiental relevante, em razão da elevada estabilidade química e da baixa biodegradabilidade dessas moléculas. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar a atividade fotocatalítica de catalisadores de Nb2O5 modificados com lantânio (La3+) para a degradação dos corantes azul de metileno (MB) e alaranjado de metila (MO) em solução aquosa. Os catalisadores foram sintetizados pelo método hidrotérmico, nas proporções de 0,5, 1 e 2% mol de La por mol de Nb, e caracterizados por difratometria de raios X (XRD), espectroscopia de refletância difusa (DRS), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), adsorção e dessorção de N2 e determinação do ponto de carga zero (pHpcz). Os resultados de XRD indicaram que a incorporação de lantânio favoreceu a formação de fases amorfas, enquanto a adição do surfactante polivinilpirrolidona (PVP) aumentou a cristalinidade dos materiais. As análises de área superficial mostraram que os catalisadores dopados com La apresentaram maior área específica, proporcional à quantidade de dopante incorporada, e valores de pHpcz inferiores aos do Nb2O5 não modificado. Nos ensaios fotocatalíticos, o catalisador com 2% de La apresentou o melhor desempenho na degradação do MB, em pH 4, resultado condizente com sua maior área superficial, enquanto a presença de PVP reduziu a atividade fotocatalítica dos materiais. Os ensaios com sequestrantes indicaram que lacunas fotogeradas (h+) e radicais superóxido (•O2-) são as principais espécies responsáveis pela fotodegradação. Os resultados obtidos indicam que o Nb2O5 modificado com lantânio é um material promissor para aplicação no tratamento fotocatalítico de efluentes têxteis. Esse trabalho visa preencher uma lacuna científica, sendo o primeiro que utiliza o Nb2O5 modificado unicamente com lantânio aplicado a fotodegradação de corantes.