Processo alternativo para a redução in situ do compósito óxido de grafeno/TiO2 por irradiação utilizando UV-LED na presença de ácido ascórbico

Abstract

O grafeno é um material que pode ser obtido através da exfoliação de monocamadas de grafite. Suas características mecânicas, eletrônicas e optoeletrônicas têm induzido o interesse crescente em diversas áreas [1]. Um fator ainda limitante é o seu preparo em larga escala com boa reprodutibilidade de suas características originais, principalmente na etapa de redução do Óxido de Grafeno (OG) para Óxido de Grafeno Reduzido (R-OG), material com características similares ao Grafeno. Em trabalho relativamente recente [2], foi possível a redução de OG pelo fotocatalisador TiO2 em suspensão e na presença de irradiação UV. O TiO2 é um semicondutor que apresenta atividade fotocatalítica muito bem reconhecida, de modo que ao absorver comprimentos de onda abaixo do seu Band Gap (≈ 384 nm), promove elétrons da banda de valência à banda de condução, deixando orbitais vazios. O elétron fotoexcitado possui poder redutor suficientemente elevado para reduzir o O2. Na ausência de scavenger adequado (ex. O2), os elétrons podem ser empregados na redução de materiais adjacentes em um compósito, como é o caso dos materiais de carbono. Neste estudo, a radiação proveniente de um LED UV (λ = 365 nm) foi utilizada para a redução do compósito OG-TiO2 (do tipo P25), na presença de ácido ascórbico 5,0 mmol L–1 dissolvido em tampão Ac/HAc 0,1 mol L-1. Para a fabricação do compósito, uma suspensão de OG (0,5 g L-1) foi obtida pela exfoliação do produto de oxidação química da grafite conforme método Hummers [1]. A seguir, uma suspensão (mistura de 100 L da suspensão OG, 3 L de suspensão de TiO2 10 g L–1 e 147 L de água pura) foi mantida em banho ultrassônico por 1 hora. Uma alíquota de 3 L desta suspensão foi transferida para a superfície polida e seca de um eletrodo de carbono vítreo (ECV,Ageom= 0,071 cm2). A solução redutora contendo ácido ascórbico foi introduzida e irradiada na célula fotoeletroquímica de camada delgada (0,6 mm) por 500 s, sendo o processo monitorado por cronopotenciometria (corrente zero). Durante a redução, verificou-se que o potencial de eletrodo foi tendendo a valores cada vez mais negativos. A Fig. 1 mostra voltamogramas cíclicos obtidos após o processo. Verifica-se em (1a) valores de corrente (catódica e anódica) maiores e mais favoráveis para o compósito em comparação aos eletrodos de ECV e ECV modificado com OG, utilizando uma solução de K3[Fe(CN)6] 1,0 mmol L-1. Em (1b), após adições crescentes de paracetamol (PA, 0,5-3,0 mmol L-1) também foi possível observar sinais mais favoráveis para a oxidação do fármaco quando OG-TiO2 foi utilizado como sensor. O detalhe da figura mostra relações lineares entre a corrente anódica e diferentes concentrações de PA para o OG-TiO2 e ECV. Estudos de caracterização (espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia XPS) estão sendo realizados para a confirmação da estrutura e redução do compósito