Proposta de metodologia para geração de defeitos em nanopartículas de TiO2

Abstract

A síntese de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO₂) com superfície modificada é um campo de pesquisa importante, especialmente para a produção de hidrogênio por meio da fotocatálise. O dióxido de titânio é um material amplamente utilizado como fotocatalisador devido à sua alta estabilidade química, baixo custo e propriedades fotocatalíticas favoráveis. A sua aplicação como fotocatalisador para produção de hidrogênio é limitada devido ao seu alto valor de bandgap e baixa absorção de luz visível. Alternativas para essas limitações são encontradas por meio da geração de defeitos nas nanopartículas e combinação com outros nanomateriais. Este trabalho propôs uma abordagem inovadora para produção de defeitos em nanopartículas de dióxido de titânio utilizando ultrassom de ponteira. Foram estudadas as condições reacionais, como concentração do íon Ti+4, solvente e tempo de tratamento de ultrassom, que melhor se adequam para obtenção de nanopartículas esféricas com distribuição uniforme de diâmetro, que serão posteriormente testadas como fotocatalisadores para produção de hidrogênio. Obteve-se nanopartículas com distribuição de tamanho homogêneo e com significativas alterações na superfície.

The synthesis of surface-modified titanium dioxide (TiO₂) nanoparticles is an important research field, especially for hydrogen production through photocatalysis. Titanium dioxide is a widely used material as a photocatalyst due to its high chemical stability, low cost and favorable photocatalytic properties. Its application as a photocatalyst for hydrogen production is limited due to its high bandgap value and low absorption of visible light. Alternatives to these limitations are found through the generation of defects in the nanoparticles and their combination with other nanomaterials. This work proposed an innovative approach for producing defects in titanium dioxide nanoparticles using ultrasonic tip. The reaction conditions, such as Ti+4 ion concentration, solvent and ultrasound treatment time, that are best suited for obtaining spherical nanoparticles with uniform diameter distribution, which will later be tested as photocatalysts for hydrogen production, were studied. Nanoparticles with homogeneous size distribution and significant surface alterations were obtained.