Pesquisadores descobrem como sintetizar nanopartículas de Ta2O5
Um grupo de pesquisadores do Instituto de Física e do Instituto de Química da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), sob a coordenação do Prof. Dr. Heberton Wender e em parceria com outros dois núcleos de pesquisa; o Instituto de Física de São Carlos/USP e o Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste (CETENE), acabam de publicar um artigo no renomado The Journal of Physical Chemistry C.
Pela primeira vez os autores descobriram uma forma de sintetizar nanopartículas auto-dopadas e ultrafinas de Ta2O5 (diâmetros menores do que 3 nm) que demosntraram ser excelentes fotocatalisadores para degradação de moléculas poluentes através da irradiação solar. Esse material foi sintetizado pela primeira vez através de uma reação solvotérmica entre cloreto de Ta (V) e álcool benzílico. As nanopartículas apresentaram uma grande área superficial específica de 253,4 m2.g-1, diâmetro médio de 2-3 nm e atividade fotocatalítica superior na fotodegradação do corante Rodamina B (RhB), quando comparadas com os nanopartículas comerciais tais como TiO2 (P25) e Ta2O5.
Os materiais obtidos foram recozidos em diferentes temperaturas e tiveram sua estrutura, morfologia e propriedades ópticas e fotocatalíticas investigadas em detalhe. As nanopartículas auto-dopadas e ultrafinas de Ta2O5 mostraram ser capazes de absorver uma grande quantidade de fótons provenientes da luz visível do espetro solar, aumentando significativamente a reatividade fotocatalítica do processo. O melhor fotocatalisador conseguiu remover completamente a RhB após apenas 12 minutos de irradiação com luz UV. Além disso, sob irradiação com luz solar ou apenas luz visível, resultaram em 68% e 43% de fotodegradação RhB após 120 min de reação, respectivamente. Esse material produziu uma eficiência quântica aparente de 3,6% em 447 nm (bem no visível do espectro solar). Este melhor desempenho fotocatalítico é atribuído aos efeitos combinados da maior absorção de luz, alta área de superfície e maior tempo de vida dos elétrons, devido à presença de vacâncias de oxigênio vizinhas Ta4+ e também de ligações Ta-O-C na superfície do Ta2O5. Os sistemas de fotocatalisadores apresentaram boa estabilidade, confirmando sua promessa como candidatos para aplicações fotocatalíticas tais como remoção de poluentes orgânicos persistentes da água.