Síntese e atividade fotocatalítica de nanopartículas de $TiO_2$ para degradação do fármaco N-(4-hidroxifenil)etanamida (paracetamol)

Abstract

O dióxido de titânio (TiO2) é um dos semicondutores mais utilizados em processos de fotocatálise heterogênea, com destaque para sua estabilidade, baixo custo e alta atividade sob radiação UV. Contudo, no Brasil, o TiO2 comercial é importado, o que limita seu uso. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma rota de síntese inorgânica direta para obtenção de nanopartículas de TiO2, sem necessidade de recorrer a um tratamento térmico prolongado, visando aplicação na degradação fotocatalítica do fármaco Paracetamol sob incidência da radiação UV. A rota foi realizada via precipitação controlada, utilizando como precursores sulfato de titânio (TiOSO4) e hidróxido de amônio (NH4OH), com diferentes proporções, ordens de adição, tempos de gotejamento e solventes reacionais. As nanopartículas obtidas foram caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), DSC/TG Calorimetria Exploratória Diferencial e Termogravimetria (ATD/TG), método de Brunauer–Emmett–Teller e método de Barrett–Joyner–Halenda (BET/BJH), Microscopia Eletrônica de Varredura com Espectroscopia de Energia Dispersiva (MEV/EDS), espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (RPE), Espectroscopia de Reflectância Difusa (ERD), Espectroscopia Raman, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), e espectrometria de massas (EM). Os testes de atividade fotocatalítica foram conduzidos frente à degradação do Paracetamol sob luz UV e luz visível. Os resultados comprovaram a formação de TiO2 na fase anatásio, eficiente na fotodegradação. A amostra M1C15 determinada como a melhor condição de síntese realizada apresentou elevada eficiência fotocatalítica, com área superficial específica superior à da amostra comercial (P25 Evonik, utilizada como referência), e degradação de 80% do Paracetamol em 180 minutos. A análise térmica indicou perda de massa significativa, sugerindo que o processo de síntese ainda pode ser otimizado. A presença de ligações Ti–O–Ti foi confirmada por FTIR, enquanto a análise EPR demonstrou a formação de radicais ?OH sob irradiação Ultravioleta (UV). Testes sob luz visível foram realizados, nos quais a amostra M1C15 apresentou atividade fotocatalítica com remoção de 18,2% do Paracetamol, demonstrando potencial de atuação além da faixa UV. Esse resultado indica que o material sintetizado pode ser aplicado em sistemas com iluminação natural ou artificial de menor custo energético. Portanto, a rota proposta mostrou-se viável, de baixo custo e com bom desempenho fotocatalítico, sendo promissora para tratamento de águas residuárias contaminadas por fármaco, contribuindo para o desenvolvimento de fotocatalisadores eficientes.