Síntese hidrotérmica e caracterização estrutural de titanatos nanotubulares para aplicação na captura do dióxido de carbono

Nanostructured materials have been spreading successfully over past years due its size and unusual properties, resulting in an exponential growth of research activities devoted to nanoscience and nanotechnology, which has stimulated the search for different methods to control main properties of nanomaterials and make them suitable for applications with high added value. In the late 90 s an alternative and low cost method was proposed from alkaline hydrothermal synthesis of nanotubes. Based on this context, the objective of this work was to prepare different materials based on TiO2 anatase using hydrothermal synthesis method proposed by Kasuga and submit them to an acid wash treatment, in order to check the structural behavior of final samples. They were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), adsorption/desorption of N2, thermal analysis (TG/DTA) and various spectroscopic methods such as absorption spectroscopy in the infrared (FT-IR), Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). All the information of characterizations confirmed the complete conversion of anatase TiO2 in nanotubes titanates (TTNT). Observing the influence of acid washing treatment in titanates structure, it was concluded that the nanotubes are formed during heat treatment, the sample which was not subjected to this process also achieved a complete phase transformation, as showed in crystallography and morphology results, however the surface area of them practically doubled after the acid washing. By spectroscopy was performed a discussion about chemical composition of these titanates, obtaining relevant results. Finally, it was observed that the products obtained in this work are potential materials for various applications in adsorption, catalysis and photocatalysis, showing great promise in CO2 capture

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Materiais nanoestruturados têm se difundido com sucesso ao longo dos últimos anos, isso devido ao seu tamanho e propriedades incomuns, resultando em um crescimento exponencial das atividades de investigação dedicadas à nanociência e nanotecnologia, o que tem estimulado a procura por diferentes métodos que possam controlar as principais propriedades dos nanomateriais a fim de adequá-los para aplicações de alto valor agregado. No final da década de 90 um método alternativo e de baixo custo foi proposto a partir da síntese hidrotérmica alcalina de nanotubos. Baseando-se nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi preparar diferentes materiais à base de TiO2 anatase utilizando o método de síntese hidrotérmica proposto por Kasuga e submetê-los em seguida a um tratamento de lavagem ácida, com o propósito de verificar o comportamento estrutural das amostras finais. Essas foram caracterizadas por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), adsorção/dessorção de N2, análise térmica (ATG/ATD) e diferentes métodos espectroscópicos como, espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FT-IR), espectroscopia Raman e espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS). O conjunto de caracterizações se complementou, confirmando a transformação completa do TiO2 anatase de partida em titanatos nanotubulares (TTNT). Ao observar a influência que o tratamento de lavagem ácida exerce na estrutura do mesmo, conclui-se que os nanotubos são formados durante o tratamento térmico, pois a amostra que não foi submetida ao processo também alcançou uma transformação completa de fase, conforme os resultados de cristalografia e morfologia, entretanto a área específica deles é praticamente dobrada após a lavagem ácida. Por espectroscopia foi realizada uma minusiosa discussão acerca da composição química desses titanatos, obtendo resultados relevantes. Por fim, ressalta-se que os produtos obtidos nesse trabalho são materiais com potencial para diferentes aplicações em adsorção, catálise e fotocatálise, se mostrando promissores na captura do CO2