A poluição global resultante de atividades antrópicas e a potencial escassez de fontes de energia derivadas de hidrocarbonetos agravaram-se de maneira considerável nas últimas décadas. Algumas alternativas foram desenvolvidas para suprir a demanda energética mundial, como a utilização de biocombustíveis, energia nuclear e armazenamento de energia. Entretanto, a sustentabilidade destas tecnologias é limitada devido à liberação negligenciada de resíduos no ambiente. Sistemas fotocatalíticos baseados em semicondutores para foto-sorção destacam-se como uma das tecnologias promissoras para remediação ambiental tanto de contaminação por compostos orgânicos quanto inorgânicos. O objetivo deste trabalho foi de utilizar de nova rotas sintéticas ou aprimoradas para obtenção de materiais fotoativos nanoestruturados formados da junção do semicondutor titânia (TiO₂) e o hexacianometalato Azul da Prússia (PB) suportados em aerogéis de sílica e na sílica mesoporosa SBA-15 para remoção dos metais alcalinos, Césio, Lítio e Potássio. Aerogéis de sílica-titânia e a sílica mesoporosa SBA-15 decorada com TiO₂ foram obtidos a partir do processo sol-gel, enquanto que o semicondutor Azul da Prússia foi depositado na superfície da titânia pelo método de fotodeposição. Os suportes de sílica obtidos via processo sol-gel proporcionam propriedades físicas intrínsecas como alta área superficial, considerável volume de poros e boa estabilidade térmica. O controle de morfologia e deposição da titânia na superfície dos suportes de sílica foi obtido a partir de estratégias visando o controle inicial de síntese, principalmente na tentativa de diminuir a reatividade e cinética de hidrólise dos precursores de titânia. Os materiais obtidos foram caracterizados detalhadamente utilizando de um conjunto de técnicas apropriadas com objetivo de compreender como as propriedades estruturais e físicas influenciam na atividade foto-redução do semicondutor Azul da Prússia. A capacidade de incorporação dos metais alcalinos estimada a partir dos ensaios de foto-sorção mostrou-se dependente das heteroestruturas e da seletividade iônica. Os materiais desenvolvidos neste trabalho apresentaram potencial aplicação em descontaminação ambiental de soluções aquosas contendo íons césio ou potássio e, portanto, os habilitando para posteriores estudos com de resíduos nucleares ou agrícolas (vinhaça).

Global pollution resulting of anthropic activities and the potential shortage of energy sources derived from hydrocarbons has worsened considerably in recent decades. Alternatives were developed to supply global energy demand, such as the use of biofuels, nuclear energy and energy storage. However, the sustainability of these technologies is limited due to the neglected release of waste into the environment. Photocatalytic systems based on semiconductor for photo-sorption stand out as one of the promising technologies for environmental remediation of both organic and inorganic contamination. The aim of this work was to use new synthetic routes or enhanced to obtain nanostructured photoactive materials formed by semiconductors titanium dioxide (TiO₂) and Prussian Blue hexacyanometallate (PB) supported on silica aerogels and mesoporous silica SBA-15 to remove alkali metals, Cesium, Lithium and Potassium. Silica-titania aerogels and mesoporous silica SBA-15 decorated with TiO₂ were obtained from the sol-gel process, while the Prussian Blue semiconductor was deposited on the surface of titania by the photodeposition method. The silica supports obtained by sol-gel process provide intrinsic physical properties such as high surface area, considerable pore volume and good thermal stability. The control of titania morphology and deposition on the surface of silica supports was obtained from strategies aimed at the initial control of synthesis, mainly in an attempt to decrease the reactivity and hydrolysis kinetics of titania precursors. The materials obtained were characterized in detail using a set of appropriate techniques in order to understand how the structural and physical properties influence the photo-reduction activity of the Prussian Blue semiconductor. The capacity for incorporation of alkali metals estimated from the photo-sorption assays proved to be dependent on heterostructures and ion selectivity. The materials developed in this work showed potential application in environmental decontamination of aqueous solutions containing cesium or potassium ions and thus, enabling them for further studies with nuclear or agricultural residues (vinasse).