De acordo com o Compendium of Chemical Terminology, fotocatálise é a mudança na cinética de uma reação química ou em seu início devido à absorção de luz na presença de uma substância, o fotocatalisador. A reação depende não apenas do fotocatalisador em si, mas também das condições da reação. Parâmetros como o band gap do fotocatalisador, tamanho de partícula, sítios ativos na superfície e taxa de separação e recombinação do par elétron-buraco são os mais estudados para otimizar a fotocatálise. A adição de dopantes pode alterar a microestrutura e estrutura eletrônica do fotocatalisador e alterar suas propriedades de interface, levando à criação de defeitos e a funcionalização de superfície, que são as principais estratégias para a produção de fotocatalisadores eficientes. Os defeitos podem estreitar o band gap dos materiais, criando níveis de energia intermediários, enquanto a segregação de dopantes na superfície e nos contornos dos grãos pode modificar os sítios para catálise e alterar a condutividade dos contornos dos grãos, respectivamente. Contudo vários aspectos estruturais e da química das interfaces têm sido considerados como fatores menores. Neste trabalho, a degradação fotocatalítica do acetaminofeno foi avaliada em função da dopagem do anatásio TiO2 utilizando-se iodo e nióbio. Os resultados foram interpretados em função da presença de defeitos na superfície do material, nos contornos de grão e relacionados as propriedades ópticas e elétricas das amostras. Verificou-se que o iodo não segregou nas interfaces do TiO2, sendo eliminado durante a síntese do fotocatalisador. Apesar desse comportamento, houve a geração de defeitos nas interfaces do semicondutor nanoestruturado, com segregação de espécies Ti3+ nos contornos de grão e vacâncias de oxigênio na superfície, o que prejudicou sua atividade fotocatalítica e aumentou sua resistividade elétrica. Em compensação, o Nb segregou na superfície e nos contornos de grão, o que permitiu o controle da microestrutura do material, porém gerou no fotocatalisador. Esses defeitos foram responsáveis pela alteração de propriedades ópticas, elétricas e fotocatalíticas do anatásio. A intensidade dos sinais de EPR, refletância no UV-Vis e a cor dos pós variaram com a dopagem até a concentração de 1,00% mol de Nb, passando a ter um comportamento em outra direção para as amostras de 3,00 e 5,00% mol de Nb, evidenciando que a dopagem com íons tem maior influência nas propriedades microestruturais do material, enquanto outras propriedades sofrem influência maior da estrutura de defeitos do fotocatalisador.

According to the Compendium of Chemical Terminology, photocatalysis refers to the alteration in the rate of a chemical reaction or its initiation caused by light absorption in the presence of a substance known as the photocatalyst. The photoreaction is influenced not only by the photocatalyst itself but also by the reaction conditions. Several parameters, such as the band gap of the photocatalyst, particle size, surface active sites, and electron-hole separation and recombination rate, have been extensively studied to optimize photocatalysis. The introduction of dopants can alter the microstructure and electronic properties of the photocatalyst, thereby affecting its interface characteristics. The creation of defects and surface functionalization are key strategies employed to produce efficient photocatalysts. Defects can narrow the material's band gap, leading to the formation of new energy levels. In addition, dopant segregation at the surface and grain boundaries can modify the active sites for catalysis and the grain boundary conductivity, respectively. However, several structural and chemical aspects of interfaces have been considered minor factors. In this study, the photocatalytic degradation of acetaminophen was evaluated in relation to the doping of anatase TiO2 with iodine and niobium. The results were interpreted based on the presence of defects on the TiO2 surface and at grain boundaries and evaluated concerning their correlation with optical and electrical properties. It was observed that iodine did not segregate at the TiO2 interface, as it was eliminated during the photocatalyst synthesis. However, defects were still generated at the nanostructured semiconductor interfaces. Ti3+ species segregated at the grain boundaries and oxygen vacancies segregated at the surface, which impaired the photocatalyst activity and increased its electrical resistivity. Conversely, niobium segregated at the photocatalyst surface and grain boundaries, allowing for control over the material's microstructure, but generating defects. These defects were responsible for changes in the optical, electrical, and photocatalytic properties of anatase. The EPR signals intensity, UV-Vis reflectance, and the color of the powders varied with doping up to 1.00 mol % Nb, following a trend in another direction for samples 3.00 and 5.00 mol % Nb. This new behavior shows that doping with ions has a greater influence on the materials microstructural properties, while other properties are more influenced by the structure of defects in the photocatalyst.