O presente trabalho teve como objetivos a síntese, caracterização e avaliação do comportamento fotocatalítico de filmes de dióxido de titânio (TiO₂) e filmes nanocompósitos heteroestruturados de TiO₂/C. Os filmes foram obtidos pelo método sol-gel, depositados sobre substratos de vidro borossilicato, por meio da técnica de spray coating, e tratados termicamente em diferentes temperaturas. Grafite expandida, esfoliada em diferentes tempos pelo processo de esfoliação em fase líquida, foi utilizada como fonte de carbono. A descoloração do corante alaranjado de metila foi utilizada para investigar a atividade fotocatalítica dos filmes sob irradiação de luz ultravioleta e visível. A influência da temperatura de tratamento térmico, do teor de carbono e de agentes supressores na eficiência dos filmes também foi estudada. Todos os filmes exibiram a formação da fase anatase. A adição de carbono promoveu evidentes modificações morfológicas nos filmes híbridos que resultaram na melhora do seu desempenho. Os testes de remoção do corante indicaram que os filmes de TiO₂ apresentam atividade fotocatalítica apenas sob radiação UV, com eficiência de 76,4 %. O filme híbrido de TiO₂/10% de C, tratado termicamente a 450 ºC, exibiu o melhor comportamento fotocatalítico, com 79,5 % de remoção do corante sob luz visível. O mecanismo fotocatalítico dos filmes nanocompósitos foi proposto a partir dos resultados obtidos. A heterojunção TiO₂/C formada apresenta um comportamento característico de heterojunções do tipo II. Tal efeito contribui para a ativação do fotocatalisador sob luz visível, o que favorece sua aplicação prática sob luz do Sol.

The present study aims the synthesis, characterization, and photocatalytic evaluation of the titanium dioxide (TiO₂) films, and TiO₂/C heterostructured nanocomposite films. The films were obtained by the sol-gel method, deposited on borosilicate glass substrates, using the spray coating technique, and heat treated at different temperatures. Expanded graphite was exfoliated at different times by the liquid phase exfoliation process and used as a carbon source. Methyl orange dye decolorization was used to investigate the photocatalytic activity of the films under UV and visible light irradiation. The influence of heat treatment temperature, carbon content, and the scavengers on the catalyst efficiency was also studied. All films exhibited the formation of the anatase phase. The addition of carbon promoted evident morphological changes in the hybrid films that resulted in an improvement in their performance. Dye removal tests indicated that the TiO₂ films exhibited photocatalytic properties only under UV light with an efficiency of 76.4 %. The TiO₂/10%-C hybrid film, heat treated at 450 ºC, exhibited the best photocatalytic behavior, with 79.5 % of dye removal under visible light. The photocatalytic mechanism of nanocomposite films was proposed based on the results obtained. The formed TiO₂/C heterojunction shows a typical behavior of staggered gap heterojunctions. Such effect contributes to the photocatalyst activation under visible light, which favors its practical application under sunlight.