Degradação fotocatalítica da Rodamina 6G utilizando a perovskita niobato de lítio modificada com prata

Abstract

Neste trabalho, avaliou-se a modificação da perovskita LiNbO₃ com prata na eficiência fotocatalítica para degradar a Rodamina 6G sob luz visível. Foi analisada a capacidade fotocatalítica das perovskitas LiNbO₃ e Li(1-x)Ag(x)NbO₃, com concentrações de prata de 5%, 10%, 20%, 30% e 40% em mol. As caracterizações do material foram realizadas por métodos de Reflectância difusa fornecendo informações sobre o band gap dos materiais, FTIR, DRX inferindo sobre a formação dos materiais desejados, BET-ASAP e MEV-EDS, fornecendo informações sobre as características superficiais dos materiais. A fotodegradação da Rh-6G foi realizada sob luz visível, usando lâmpada de xenônio (300 W, filtro 400 nm) ou LED azul (10 W, 440 nm). Foi construída a curva de calibração do corante para determinar o coeficiente de absortividade molar, com máximo de absorbância em 526 nm. Nos experimentos de fotodegradação foi utilizada uma concentração de 10 mg L⁻¹ do corante, o qual foi inicialmente deixado em presença de 4 mg do fotocatalisador, sob agitação constante por 2 h no escuro, a fim de permitir o equilíbrio corante/fotocatalisador. A fotocatálise ocorreu por irradiação sob luz visível por 120 min, sendo a cada 15 min medida a absorbância da solução, após a remoção do fotocatalisador por centrifugação. A modificação do LiNbO₃ com prata aumentou a capacidade fotocatalítica, reduzindo o band gap de 4,10 eV para 2,65–2,82 eV, resultando, em todos os casos, na possibilidade da excitação do fotocatalisador na região do visível. A inserção da prata na estrutura do LiNbO₃ tornou o material mais reativo, alcançando cerca de 76% de degradação da Rh6G em 120 minutos sob irradiação com lâmpada de xenônio e aproximadamente 97% com LED azul, no mesmo intervalo de tempo. A cinética observada foi de pseudo-primeira ordem para todos os materiais analisados, sendo o Ag30% o mais reativo no período estabelecido, com valores de k = 0,01093 min⁻¹ para irradiação com lâmpada de xenônio 300 W e k = 0,03644 min⁻¹ para irradiação com LED azul 10 W. Ensaios com sequestrantes de espécies reativas evidenciaram que o radical superóxido exerce o maior efeito de impedimento da fotodegradação, tanto para o LiNbO₃ quanto para o Ag30%. Os elétrons da banda de condução reagem com o oxigênio dissolvido, formando radicais superóxido que oxidam o poluente ou geram espécies secundárias que promovem sua conversão em CO₂ e água. Assim, a modificação do LiNbO₃ com prata se mostra uma estratégia eficaz para desenvolver fotocatalisadores para a degradação de poluentes orgânicos em água.