Instituto de Química – INQUI
Programa de Pós-graduação em Química
Doutorando: Rodrigo Pereira Cavalcante
Orientador: Prof. Dr. Amilcar Machulek Junior
Síntese e Caracterização de Nanopartículas de TiO2 dopado com Boro para
aplicação na Degradação Fotocatalítica do Fármaco Metoprolol
A contaminação de águas tem sido um dos maiores problemas da sociedade, em particular a saúde
pública e o ecossistema. Dentre os contaminantes que são responsáveis por esta poluição destacamse os contaminantes emergentes, principalmente os fármacos. Várias classes de fármacos são
detectadas em águas superficiais, águas subterrâneas, e em água potável em concentrações de ng L-1
a µg L-1. Entre o grande número de fármacos que podem ser detectados em compartimentos de
água, os β-bloqueadores merecem atenção especial porque são amplamente utilizados, não somente
em hospitais, mas também para uso doméstico no tratamento diário dos pacientes. Metoprolol
(MET) é um dos β-bloqueadores mais usados para o tratamento de uma série de doenças
cardiovasculares. Assim é imprescindível que medidas sejam adotadas com o intuito de minimizar
ou eliminar esses potenciais contaminantes. Os processos oxidativos avançados (POAs) têm
merecido destaque, apresentando resultados satisfatórios na remoção de diversos compostos
orgânicos, incluindo os fármacos. Estes processos são baseados na geração de radicais hidroxila
(HO) que possuem grande potencial de oxidação capaz de efetuar a degradação dos poluentes
orgânicos. Entre os POAs destaca-se a fotocatálise heterogênea, utilizando semicondutores de TiO2.
Vários métodos estão disponíveis para a preparação de fotocatalisadores baseados em TiO2, tais
como, síntese sol-gel, eletrodeposição, reação contínua, anodização de titânio. O método sol-gel
tem muitas vantagens sobre outras técnicas de fabricação, tais como: homogeneidade das amostras
obtidas, facilidade e flexibilidade na introdução de dopantes em grandes concentrações,
simplicidade no processo de síntese e obtenção de materiais com alta pureza. Neste contexto,
catalisadores de TiO2 na presença e ausência de boro foram sintetizados pelo método sol-gel. Ácido
bórico foi usado como fonte de boro e tetraisopropóxido de titânio como precursor de TiO2. As
proporções nominais de boro/titânio utilizadas foram de 0 a 9% m/m. Os óxidos foram
caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura e transmissão
(MEV e MET), área superficial específica (BET) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por
raio-X (XPS). Os catalisadores foram empregados para a fotodegradação do MET (50 mg L-1)
utilizando um simulador solar (Solarbox) com uma lâmpada de Xenônio (Xe-OP, Phillips 1 kW,
fluxo de fótons de 2,99x10 -6 Einstein s-1) como fonte de irradiação. A degradação foi monitorada
por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os resultados mostraram que o TiO2 dopado
com 5% B exibiu maior capacidade para fotodegradação (70% de remoção de MET) do que o TiO2
puro (48% de remoção de MET). A melhor eficiência fotocatalítica apresentada pelo TiO2+5%B se
deve ao fato que este catalisador apresentou partículas mais uniformes em tamanho e forma, alta
área superficial (100 m2 g-1), diminuição do tamanho de partícula (10,54 nm) se comparado ao TiO2
na ausência de boro e estrutura cristalina constituída das fases anatase-rutilo (74:26),
respectivamente. Estes fatores foram responsáveis por uma melhor resposta fotocatalítica. O
catalisador TiO2 dopado com 5% B provou ser um catalisador eficiente para remover MET em
água.
Palavras-chave: Fotocatálise, método sol-gel, TiO2-5%B, metoprolol.