Uso das Técnicas de Espectroscopia Raman e Difratometria de Raios X para o Entendimento do Processo de Ordenamento Estrutural do Dióxido de Titânio

Abstract

ResumoO semicondutor dióxido de titânio é usado como fotocatalisador de oxidação avançada para descontaminação de água. Vários processos de síntese do material são usados, mas o controle de fases e a cristalinidade desempenham papeis fundamentais na eficiência. A fase tetragonal de baixa simetria denominada anatase é mais eficiente quando apresenta reduzida quantidade de feitos estruturais, o que pode conseguir promovendo o ordenamento estrutural do material. Entretanto, no limite deste ordenamento, que ocorre geralmente logo acima de 600 °C, também começa a ocorrer uma transição de fases irreversível, formando uma nova fase tetragonal de maior simetria, denominada rutilo, com reduzida eficiência fotônica para aplicações em fotocatálise. Neste trabalho, buscou-se demonstrar como as técnicas de Espectroscopia Raman e Difratometria de Raios X são utilizadas para entender o ordenamento estrutural deste material obtido pelo Método Sol-Gel e submetido a tratamento térmico em várias temperaturas. Como suporte para este entendimento, foram também utilizadas as técnicas de Análise Térmica e de Espectroscopia de Refletância Difusa no UV-Vis. Palavras-chave: Semicondutor. Ordenamento estrutural. Transição de fase. Fotônica. AbstractTitanium dioxide semiconductor is used as advanced oxidation photocatalyst for water decontamination. Several synthesis processes are used, but the phase control and crystallinity play fundamental roles in the efficiency. The tetragonal phase with low symmetry called anatase is more efficient when almost absent of structural effects, which it can achieve by structural ordering of the material. However, at the limit of this ordering, which generally occurs just above 600 °C, an irreversible phase transition also begins to occur, forming a new tetragonal phase with high symmetry and reduced photonic efficiency for applications in photocatalysis, called rutile. In this work, we sought to demonstrate how the techniques of Raman Spectroscopy and X-ray Diffractometry are used to understand the structural ordering of this material obtained by Sol-Gel Method and undergone to heat treatment at various temperatures. As support for this understanding, the techniques of Thermal Analysis and UV-Vis Diffuse Reflectance Spectroscopy were also used. Keywords: Semiconductor. Structural ordering. Phase transition. Photonic