Influência do nióbio como dopante em catalisadores bimetálicos FeCo e FeZn para a degradação do corante RBBR : síntese, caracterização e desempenho

Abstract

A poluição aquática tornou-se uma preocupação crescente mundialmente tendo como um dos destaques o uso do corante Remazol Brilliant Blue R (RBBR) amplamente utilizado na indústria têxtil e possuidor de elevada toxicidade. O sistema Fenton é um tipo de Processo Oxidativo Avançado (POA) que utiliza principalmente sólidos baseados em ferro como catalisadores para a formação de espécies oxidantes que degradam corantes recalcitrantes. Radiações do tipo ultravioleta e visível podem intensificar a eficiência e a rapidez dessas reações. Assim, é necessário o desenvolvimento de novos materiais visando promover melhorias nos POAs na descontaminação de contaminantes. A utilização de dopantes é uma boa alternativa de promover melhorias nos materiais. A literatura relata que quando adicionado em pequenas quantidades, o nióbio pode elevar o desempenho de catalisadores e reduzir a energia de bandgap de semicondutores. Com base nisso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver catalisadores bimetálicos dopados com diferentes teores de nióbio (Fe2O3/CoO-Nb e Fe2O3/ZnO-Nb) para avaliar sua atividade catalítica em reações de degradação oxidativa do corante Remazol Brilliant Blue R (RBBR). Materiais baseados em FeCo e FeZn foram preparados pelo método de precipitação e dopados com Nb em concentrações de 0, 1, 3 e 5% em massa para reações de oxidação do corante RBBR. Os sólidos foram caracterizados por DRX, Isotermas de Adsorção e Dessorção de gás N2, MEV, EDS e PCZ. Foram encontradas predominantemente as fases hematita em todos os materiais, ferrita de cobalto para as amostras FeCo e ferrita de zinco para as amostras FeZn. A amostra FeCo-1 apresentou indícios da fase niobato de ferro. Houve segregação de Nb na amostra FeZn-5 devido a presença de óxido de nióbio no difratograma, validada pelos espectros de EDS que não detectaram a presença de Nb. Os materiais foram caracterizados pela combinação de Isotermas de Adsorção e Dessorção de N2 dos tipos II e IV(a), exibindo estrutura porosa de caráter heterogêneo, com regiões de macroporos e mesoporos. O aumento da concentração de Nb aumentou a população de mesoporos no material. As análises de MEV exibiram materiais com superfície heterogênea, irregular e grandes aglomerados. Também foi possível observar a variação de macroporos para mesoporos nas micrografias. Os resultados de EDS mostraram maior homogeneidade na amostra FeCo-3. A série FeCo apresentou valores de PCZ igual a 7,2 aproximadamente, exceto a amostra FeCo-3 (7,0). Para as amostras Fe/Zn foram obtidos valores com maior intervalo (entre 6 e 7) e padrão linear influenciado pelo dopante. O aumento de Nb provocou a diminuição do PCZ nesses materiais. Apenas a amostra FeZn5 demonstrou comportamento atípico, devido à elevada segregação de Nb. Foram realizados testes catalíticos e fotocatalíticos. A série FeZn apresentou maior quantidade de corante degradada com a presença do agente oxidante e a série FeCo apresentou maior quantidade removida por adsorção.