Efeito da concentração de tungstênio e viscosidade da solução no crescimento de óxidos nanotubulares em ligas de TiW para aplicações fotocatalíticas

Em meio às alternativas sustentáveis para tratamento de água e efluentes, destacam-se os Processos oxidativos avançados (POA’s). Dentre os POA’s evidencia-se a fotocatálise heterogênea, que envolve a formação do radical hidroxila (·OH) a partir da irradiação UV em um fotocatalisador, geralmente um semicondutor do tipo TiO2. Buscando aumentar a eficiência dos processos fotocatalíticos, estudou-se o efeito da composição de tungstênio e da viscosidade da solução na fabricação de óxido nanoestruturado sobre as ligas Ti 2,5 % W e Ti 5,0 % W, e o desempenho dessas ligas na degradação fotoeletrocatalítica do corante azul reativo 4. A camada nanotubular de óxido foi obtida por processo de polarização anódica em solução de 0,2 mol de HF em etileno glicol, variando as tensões aplicas de 100 a 140V, o tempo de anodização de 10 a 60 min, e a porcentagem de água no eletrólito, variando em 0%, 5%, 10%, 15% e 20% (v/v). Após todos os processos de anodização, as amostras foram submetidas a um banho em etanol durante 24 h, para remoção de uma camada compacta e irregular de óxido sobre os nanotubos, conhecida como nanograss. Como os óxidos nanotubulares possuem características amorfas, diferentes temperaturas de tratamento térmico foram avaliadas a fim de obter uma fase cristalina altamente ordenada, conhecida como anatase. Estruturas nanotubulares bem definidas foram obtidas sob 120 V após 40 min para as ligas Ti 2,5 % W e Ti 5,0 % W. Nessas condições os valores de diâmetro interno foram em torno de 25 nm para a liga com 2,5 % W e 71 nm para a liga de 5 % W. As medidas dos comprimentos mantiveram em torno de 6 μm para todas as ligas. Observou-se que a viscosidade do eletrólito influência o tipo de formação da camada nanotubular de óxido. Menores viscosidades promovem uma divisão anelada nas estruturas obtidas. Maiores viscosidades favorecem um crescimento no diâmetro dos nanotubos, bem como uma maior irregularidade na formação dos diâmetros. Com o aumento da concentração de W observou-se um aumento gradual na temperatura de tratamento térmico e um retardo no aparecimento da fase rutilo. Ensaios de espectroscopia de UV-Vis-NIR com reflectância difusa e ajustados de acordo com a equação de Kubelka Munk demonstraram que o incremento de W na liga aumenta a absorbância do material em comprimentos de ondas maiores. Os eletrodos de TiW foram caracterizados por SEM-FEG, SEM-WDS, XRD, XRF e voltametria linear e cíclica. Os eletrodos foram aplicados em processos fotoeletrocatalíticos de degradação do corante azul reativo 4 e a degradação do carbono orgânico chegou a 90 %, com total remoção de cor.