Síntese de nanotubos de carbono a partir da conversão catalítica do etilbenzeno sob óxidos de SrFe12O19/SiO2: aplicação na fotodegradação do corante industrial remazol vermelho

Abstract

Os materiais a base de carbono têm se destacado em decorrência da sua variedade de aplicações como fotocatálise. Nesse sentido, hexaferrita de estrôncio dispersa em sílica foi preparada pelo método de Pechini e utilizada como catalisador na reação com etilbenzeno para produção de filamentos de carbono e posterior aplicação na fotodegradação do corante remazol red. De acordo com a análise de DRX, Raman e XPS, foi confirmado a presença das fases de SrFe12O19, Fe2O3 e sílica amorfa. O MEV e MET dos óxidos indicam morfologia tipo clusters e esponja. Pela análise de MEV após método CCVD foi possível observar a formação de filamentos de carbono que surgiram durante a reação catalítica do etilbenzeno. O MET confirma essa formação e indica a geração de nanotubos (~ 67 nm). O DRX após reação exibe a formação das fases de carbono grafite, SrFe12O19, SiO2, e Fe0,mostrando uma redução da fase hematita. O crescimento dos nanotubos acontece a partir do ferro metálico, tendo em vista que a ponta do tubo contém apenas ferro, segundo resultados de EDS. O espectro Raman mostrou as bandas D e G características do carbono, onde a razão entre ID/IG diminuiu com o aumento da temperatura, indicando um aumento do encapsulamento de carbono com o aumento da temperatura. A reação de melhor desempenho catalítico obteve média de 99% de conversão de etilbenzeno e foi mais seletiva para eteno (~ 93%) na temperatura de 650°C. Além disso, foi possível fazer um estudo teórico-computacional simples da distribuição dos sítios das principais fases em um plano 2D pela construção dos mapas e propor um mecanismo para formação de nanotubos de carbono a partir da conversão catalítica do etilbenzeno. Por fim, os materiais obtidos foram aplicados na fotodegradação do corante remazol red, atingindo completa degradação em 15 min para o material sintetizado a 650°C. Também foram aplicados na mesma reação materiais reduzidos em hidrogênio em diferentes temperaturas para verificar a influência do carbono, mostrando que o carbono favorece a fotodegradação do corante.