Óxidos nanoestruturados

Materiais nanoestruturados de titânio como nanopartículas, nanotubos e nanofios, têm sido apontados como promissores em fotocatálise, eletroquímica (sensores e biossensores) e remediação ambiental (adsorventes e membranas catalíticas) [1].

Para um melhor entendimento e domínio da preparação de sólidos nanoestruturados com desempenho adequadamente ajustado às exigências do processo é ainda necessário que a síntese seja padronizada, para garantir a sua reprodutibilidade. A padronização implica na avaliação da influência dos inúmeros parâmetros de preparação, na estimação dos erros experimentais e na modelagem das propriedades consideradas importantes do desempenho. A própria identificação e caracterização destas propriedades exigem um sofisticado e especializado conjunto de técnicas de superfície e acompanhamento “in situ”, levando a uma rigorosa caracterização da superfície ativa. Desta forma, é possível uma associação entre a geração de resultados experimentais precisos com uma elaboração teórica apropriada para descrição e modelagem dos fenômenos presentes.

Esta linha de projeto pretende contribuir de forma efetiva na área de desenvolvimento de materiais nanoestruturados, baseada numa abordagem interdisciplinar construída ao longo de vários anos de colaborações efetivas entre as áreas de Cinética e Catálise, Modelagem, Separação por Membranas e Fenômenos Interfaciais do Programa de Engenharia Química da COPPE/UFRJ, atuando na correlação entre o método de preparação, as propriedades físico-químicas e o desempenho, aplicadas à nanotecnologia.

Os nanotubos de titanato obtidos através do método hidrotérmico, com altas pressões e temperatura, apresentam diâmetro de cerca de 10 nm, com alta cristalinidade, alta área específica e grande volume de poros. A simples mudança de escala pode resultar em alterações nas propriedades elétricas, óticas e adsortivas do material. No caso dos titanatos de sódio, suas propriedades de troca iônica permitem que os cátions de sódio sejam substituídos por outros cátions orgânicos alterando as propriedades superficiais dos nanotubos e, consequentemente, sua capacidade de adsorção. 

[1] Resende, N.S. et al., 2008, Yan, Y. et al., 2008; Lee, C-K, et al. 2007, Morgado, 2007, Nicolini, J.V. et al., 2014.