Synthesis, characterization and catalytic activity od silver molybdate to pantoprazole removal from water under visible or UV light

Abstract

Neste trabalho, o molibdato de prata (Ag2MoO4) foi utilizado como catalisador em processos avançados de oxidação (AOP) para degradar o fármaco pantoprazol (PAN) em suspensão aquosa, o qual é tóxico e cancerígeno. O catalisador foi sintetizado por um método controlado de precipitação e caracterizado por TGA/DTA, XRD, FTIR, FEG-SEM/EDS, BET, DRS e potencial zeta. a-Ag2MoO4 e ß-Ag2MoO4 foram identificados em estruturas cristalinas das partículas semelhantes a borboletas, e a fase a-Ag2MoO4 metaestável foi completamente convertida em ß-Ag2MoO4 por tratamento térmico em temperatura superior a 280 ºC . A energia de band gap do Ag2MoO4 calcinado (Ag2MoO4Calc) (Eg = 3,25 eV) é ligeiramente superior à do catalisador preparado (a-Ag2MoO4 + ß-Ag2MoO4) (Eg = 3,09 eV), possuindo maior atividade responsiva à luz visível. Ag2MoO4 e Ag2MoO4Calc. mostraram atividades fotocatalíticas superiores ao TiO2-P25 sob luz visível. Sob luz UV, o catalisador calcinado e o não-calcinado exibiram atividade catalítica semelhante na degradação do PAN. Entretanto, como esperado, sob luz visível Ag2MoO4 teve melhores resultados (12% maior remoção de TOC), devido ao seu menor band gap. Além disso, durante as reações de fotólise, observou-se que o PAN é sensível à irradiação de luz, especialmente a UV (72-99%). A adição de H2O2 (como aceptor de elétrons) aumentou a taxa de mineralização na presença de luz UV, mas nenhuma mudança significativa foi observada, quando foi combinado com a luz VIS. Os resultados mostraram que os tratamentos mais eficientes para a mineralização do PAN foram a peroxidação catalítica e foto-peroxidação sob luz VIS, onde o composto foi quase completamente mineralizado (> 95%). O estudo de avaliação de espécies reativas de oxigênio mostrou que o ânion superóxido (O2 -) é o principal radical responsável pela reação de degradação do PAN nos processos oxidativos avançados.

Abstract: In this work, silver molybdate (Ag2MoO4) was used as a catalyst in advanced oxidation processes (AOP) to degrade the pharmaceutical pantoprazole (PAN) in aqueous suspension, which is toxic and carcinogenic. The catalyst was synthesized by a controlled precipitation method and characterized by TGA/DTA, XRD, FTIR, FEG-SEM/EDS, BET, DRS and zeta potential. a-Ag2MoO4 and ß-Ag2MoO4 were identified in crystalline structures of the butterfly-like particles, and the metastable a-Ag2MoO4 phase was completely converted to ß-Ag2MoO4 by heat treatment at a temperature above 280 ºC. The band gap energy of the calcined Ag2MoO4 (Ag2MoO4Calc.) (Eg = 3.25 eV) is slightly higher than that of the prepared catalyst (a-Ag2MoO4 + ß-Ag2MoO4) (Eg = 3.09 eV), having higher responsive activity to visible light. Ag2MoO4 and Ag2MoO4Calc. showed superior photocatalytic activities than TiO2-P25 under visible light. Under UV light, calcined and non-calcined catalyst exhibited similar catalytic activity in PAN degradation. However, as expected, under visible light Ag2MoO4 had better results (12% greater removal of TOC), due to its lower band gap. In addition, during photolysis reactions, it was observed that PAN is sensitive to light irradiation, especially UV (72-99%). The addition of H2O2 (as electron acceptor) increased the rate of mineralization in the presence of UV light, but no significant changes were observed when combined with VIS light. The results showed that the most efficient treatments for PAN mineralization were catalytic peroxidation and photoperoxidation under VIS light, which the compound was almost completely mineralized (> 95%). The study of the evaluation of reactive oxygen species showed that the superoxide anion (O2 -) is the main radical responsible for the PAN degradation reaction in advanced oxidation processes.