Estudo ab initio da adsorção de organofosforados em TiO2 e Ti(1-x)ZrxO2

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

O estudo da degradação de organofosforados é de suma importância tanto na área ambiental quanto na de defesa química. Tem sido descrito na literatura exaustivos estudos sobre degradação de organofosforados relacionados à agricultura. Um desses estudos leva em conta o uso da luz na degradação de um dos organofosforados mais usados na agricultura como pesticida, o paration. O processo chamado de fotocátalise heterogênea, envolve a ativação de um semicondutor (geralmente TiO2) por luz solar ou artificial. A absorção de fótons com energia superior à energia de bandgap resulta na promoção de um elétron da banda de valência para banda de condução com geração concomitante de um buraco (hole) na banda de valência. Estes buracos mostram potenciais suficientemente positivos, capazes de formar radicais hidroxila a partir de moléculas de água adsorvidas na superfície do semicondutor, os quais podem subseqüentemente oxidar contaminantes orgânicos. O objetivo deste trabalho foi determinar a influência da substituição de titânio por zircônio em TiO2 na adsorção de organofosforados, que é uma das etapas de degradação desses compostos. Para isso foram determinadas as estruturas, propriedades eletrônicas e vibracionais de organofosforados adsorvidos em TiO2 (101) anatase e Ti(1-x)ZrxO2. Os compostos estudados e adsorvidos são: Paration, Sarin e VX. A idéia foi propor uma técnica bem descrita experimentalmente para degradação do paration, para possível detoxificação de organofosforados usados como armas químicas, no caso, o Sarin e o VX. Foi feito o estudo da adsorção dos organofosforados em titânia substituída com zircônio na proporção Ti(1-x)ZrxO2, levando em conta que modificações na estrutura do catalisador aumentam a atividade fotocatalítica. Cálculos feitos verificam a contribuição energética da etapa de adsorção e comparando com a estrutura do catalisador puro foi possível obter melhora nesta etapa. Foram obtidas energias de fisissorção e quimissorção nas diferentes posições possíveis. O tipo de adsorção foi confirmado com estudos de diferença de carga eletrônica. Foi obtido também o estudo de frequência vibracional. A partir dos resultados, concluiu-se que a adsorção se processou de maneira mais efetiva nos casos em que foi usado o catalisador com zircônio, com energia de adsorção de -25,71kcal/mol, para o p-VX adsorvido. Em titânia pura a energia de adsorção de p-VX foi de -18,14kcal/mol. As diferenças de densidade de carga eletrônica também confirmaram os resultados

ASSUNTO(S)

adsorção fisico-quimica ab initio organofosforados adsorption ab initio organophosphorous

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