Grafite: Estratégias de Modificação Superficial e Potencial em Aplicações Catalíticas
Grafite, Catálise, Catalisador nanoestruturado
Os catalisadores desempenham um papel central na indústria química, uma vez que reduzem a energia de ativação das reações, tornando os processos mais rápidos, eficientes e energeticamente viáveis. Dentre as diversas classes de catalisadores, os materiais nanoestruturados destacam-se pela sua ampla utilização em processos industriais devido à sua estabilidade e reciclabilidade. Nesses materiais, pelo menos uma de suas dimensões encontra-se na escala nanométrica (<100 nm), o que lhes confere elevada área superficial e maior reatividade em comparação a materiais convencionais. De modo geral, esses materiais são constituídos por uma fase ativa dispersa em um suporte, o que promove uma melhor dispersão da primeira. O grafite, um alótropo do carbono, apresenta propriedades como resistência térmica, condutividade elétrica e inércia química, o que o torna um material promissor para uso como suporte catalítico. Dessa forma, este estudo investiga o potencial do grafite como suporte no desenvolvimento de catalisadores, avaliando suas propriedades estruturais e químicas por meio de análises de caracterização e, sua atuação como catalisador em processos de oxidação de contaminantes orgânicos. Por possuir um caráter inerte, o grafite foi submetido a processos de modificação superficial para melhorar a interação com a fase ativa. No primeiro trabalho, o grafite foi oxidado seguindo o método de Hummers modificado e, posteriormente, utilizado como suporte para imobilização de partículas de magnetita, sendo aplicado na remoção de paracetamol e sulfametoxazol, tanto isoladamente como em mistura. Os resultados demonstraram alta atividade catalítica do compósito bem como ação promotora do paracetamol, que modulou a atividade do material suportado. No segundo trabalho, o grafite foi funcionalizado com boro via radiação de micro-ondas, a fim de atuar como suporte para a ancoragem de nanopartículas de cobre e ferro. Os resultados de caracterização indicaram a inserção de boro no material de suporte, sugerindo a criação de sítios de ancoragem. As análises de imagem comprovam a presença e a dispersão das nanopartículas, com diâmetro médio de 11,05 nm para Fe e 24,24 nm para Cu. Os materiais nanoestruturados apresentaram atividade catalítica na reação tipo Fenton para remoção do corante preto remazol, com destaque para o efeito promotor do boro na aceleração do ciclo redox do ferro.