Nanocompostos à base de nitreto de carbono grafítico magnético como potenciais remediadores ambientais de poluidores emergentes

Abstract

A nanotecnologia vem se destacando como alternativa adicional aos tratamentos usuais de poluentes devido à possibilidade de produzir nanomateriais de alta eficiência, baixo custo, fácil síntese e biologicamente compatíveis, agregando inovações à remediação ambiental de diferentes poluentes. Nesta perspectiva, o nitreto de carbono grafítico, puro ou associado ao óxido de ferro, vem se destacando como um nanomaterial de alta eficiência, pela sua capacidade de adsorção associada à ação fotocatalisadora. O presente trabalho propõe a síntese de nitreto de carbono grafítico a partir de dois precursores, melamina e ureia, e sua associação ao óxido de ferro por três metodologias de síntese (solvotérmica com etilenoglicol, coprecipitação com hidróxido de amônio e coprecipitação com ureia), buscando avaliar e comparar a potencialidade na adsorção e fotodegradação do azul de metileno. Para tanto, foram realizados estudos de influência das condições de síntese, testes de caracterização para confirmação da composição química amostral, avaliação da morfologia/tamanho, determinação do potencial zeta sob diferentes condições, análises do aspecto textural, avaliação dos fatores que influenciam no processo fotocatalítico, ensaios de remoção do azul de metileno por adsorção/fotocatálise em três pHs (ácido, neutro e básico) e testes de toxicidade aguda dos nanomateriais em ovos/embriões da espécie zebrafish. Os resultados demonstram que todas as amostras produzidas apresentam aspectos morfológicos que contribuem para a adsorção, tal como grande número de poros, potencial zeta em consonância com dados prévios da literatura, bem como band gap adequado para o processo fotocatálise. As amostras contendo óxido de ferro possuem composição química conforme a literatura, sensibilidade à aplicação de campo magnético externo e área de superfície relativamente maior quando comparados à amostra de nitreto de carbono grafítico puro. Os resultados dos testes de eficiência na degradação do corante mostraram que todos nanomateriais, puro e contendo óxido de ferro, possuem alta eficiência na adsorção e fotocatálise de azul de metileno, nos três pHs avaliados, com destaque para o pH básico e para os nanocompostos contendo óxido de ferro. Nestes, a amostra que utilizou poliol em sua metodologia demonstrou capacidade de adsorção do corante de 88,5% e a amostra sintetizada pelo método com ureia apresentou capacidade fotocatalítica de 86,6% na degradação do azul de metileno e remoção total de 98,3%. Teste de reciclabilidade comprovou eficiência desta amostra por três ciclos consecutivos. Por fim, os resultados dos testes em zebrafish encontraram que todos os nanomateriais não apresentaram efeitos toxicológicos e teratogênicos, comprovando sua ausência de toxicidade aguda.