Síntese verde de nanopartículas de prata assistida por micro-ondas : aplicação de TiO2/AgNPs na degradação do corante índigo carmim

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo descrever um método de síntese verde de nanopartículas de prata (AgNPs) com o auxílio de irradiação micro-ondas, assim como a utilização das mesmas na impregnação de TiO2 e avaliação do sistema catalítico resultante para fotodegradação do corante índigo carmim. Sendo o índigo carmim um dos corantes mais utilizados na indústria têxtil, principalmente no tingimento do jeans, o desenvolvimento de métodos para sua degradação é de grande interesse tecnológico. As AgNPs foram sintetizadas com a utilização de reagentes economicamente acessíveis, utilizando amido de milho como agente estabilizante e redutor, e nitrato de prata (AgNO3) como precursor metálico; parâmetros de síntese como concentração de amido e basicidade do meio foram otimizadas. As AgNPs sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia UV-Vis. Outros efeitos que poderiam influenciar na degradação do corante tais como fotólise e adsorção também foram estudados a fim de avaliar a real efetividade do sistema catalítico utilizado. A eficiência do processo de impregnação foi avaliada através da caracterização das amostras de TiO2/AgNPs por meio de espectroscopia de reflectância difusa (DRS) e espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford (RBS). Os métodos de impregnação utilizados resultaram em uma pequena massa efetiva de Ag impregnada e diminuição no valor de band gap do substrato. Todas as amostras impregnadas apresentaram boa atividade catalítica, porém levemente inferiores ao TiO2 P25 comercial não impregnado.

The present work aims to describe a method for green synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) by microwave irradiation, as well as their use in the impregnation of TiO2 and evaluation of the resulting catalytic system for photodegradation of indigo carmine dye. Since indigo carmine is one of the most used dyes in the textile industry, mainly in jeans dyeing, the development of methods for its degradation is of great technological interest. The AgNPs were synthesized with the use of affordable reagents, using corn starch as a stabilizing and reducing agent, and silver nitrate (AgNO3) as metal precursor; synthesis parameters such as starch concentration and medium basicity were optimized. Synthesized AgNPs were characterized by UV-Vis spectroscopy. Other effects that could influence the dye degradation such as photolysis and adsorption were also studied in order to evaluate the real effectiveness of the catalytic system used. The efficiency of the impregnation process was evaluated by characterizing the TiO2/AgNPs samples by diffuse reflectance spectroscopy (DRS) and Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) techniques. The impregnation methods used resulted in a small effective mass of impregnated Ag and decrease in the band gap value of the substrate. All impregnated samples showed good catalytic activity, but slightly lower than the non-impregnated commercial TiO2 P25.