Anais da 43ª Reunião Anual Virtual da SBQ

Hidrocarbonetos aromáticos conhecidos por BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e isômeros de xileno) encontrados em reservas de petróleo e gás natural, cosméticos e solventes são contaminantes severos^1,2. Desta forma, propiciar a fotocatálise desses poluentes seria uma boa forma de mitigar o impacto ambiental existente. É então fundamental alcançar catalisadores eficientes, estáveis e de baixo custo. Dentre os quais, a superfície (101) do dióxido de titânio (TiO₂), na forma anatase, se apresenta como opção conveniente³. Entretanto, a anatase possui suas limitações, como a perda da energia absorvida como recombinação do par e-/h⁺⁴, e a ausência de atividade na presença de luz solar. Uma maneira de evitar tais imperfeições é a dopagem substitucional do catalisador. Assim, alterando suas características da forma desejada, seja por dopagem catiônica, aniônica, ou co-dopagem. Desta forma, este trabalho busca investigar a viabilidade de inserção de átomos de vanádio e nitrogênio como dopantes substitucionais, através da relação entre parâmetro de Hubbard (GGA+U) e band gap. Também é importante determinar o tipo de dopagem mais eficiente na adsorção de moléculas de tolueno e etilbenzeno.

Na calibração do parâmetro de Hubbard, ao variar o termo de interação elétron-elétron (U), altera-se o valor de intervalo entre banda de valência e banda de condução (gap). Correspondente ao intuito de corrigir para os valores experimentais da literatura. Foram calculadas as energias de adsorção de etilbenzeno e tolueno nas superfícies de TiO2 (101) “puro”, dopado com nitrogênio, dopado com vanádio, e co-dopado com nitrogênio e vanádio, pelo funcional PBE, num sistema de condições periódicas de ondas planas.

Os cálculos de adsorção mostraram que o tolueno adsorve com maior energia de interação na superfície de dióxido de titânio dopada com vanádio, enquanto para o etilbenzeno a superfície dopada com nitrogênio seria a mais indicada.

1.       Masih A, Lall AS, Taneja A, Singhvi R. India. Chemosphere 2017; 176:8–17.

2.       Bielen A, Šimatović A, Kosić-Vukšić J, et al. Water Research 2017; 126:79–87.

3.       Lazzeri M, Vittadini A, Selloni A. Physical Review B 2001; 63.

4.       Hashimoto K, Irie H, Fujishima A, Japanese Journal of Applied Physics 2005; 44:8269–85.