Estudio de degradación de lignina asistida por fotosemiconductores TiO2, CeO2, Bi2MoO6 Y Bi2W2O9 impurificados con nitrógeno en presencia de energía UV y visible

Abstract

Here in is reported for the first time the photodegradation of the lignin molecule under TiO2, CeO2, Bi2MoO6 and Bi2W2O9 nitrogen-doped catalysts. The starting materials were made by means of a simple coprecipitation method while their N-doped counterparts were synthesized in a continuous reflux system using triethylene amina as nitrogen source. Afterwards it was performed an optimization study of nitrogen content as a function of refluxing time. The resulting materials were characterized by means of SEM, X-Ray diffraction, IR, XPS and photocatalytic activity measurements for methylene blue and lignin under visible light and UV radiation. Further it was performed a study of Bi2MoO6 deposition as a thin film using the RF sputtering technique. The films were also tested as photocatalyst in the degradation of the lignin molecule. These films were characterized by means of SEM, XRD and AFM. N-Bi2MoO6 showed 35.13% degradation of lignin. In terms of color (Pt-Co units) the degradation reached was 58 % and 60% as COD. The Bi2MoO6 thin film showed 30.5% lignin degradation.

El presente trabajo fue dirigido a realizar estudios de degradación fotocatalítica de lignina artificial y de lignina contenida en aguas residuales provenientes de la industria papelera. La fotodegradación catalítica se llevó a cabo en presencia de luz ultravioleta y luz visible, empleando como catalizadores a los semiconductores TiO2, CeO2, Bi2MoO6 y Bi2W2O9. A su vez, estos catalizadores fueron impurificados con nitrógeno a través de un método químico de reflujo en presencia de etilendiamina. Inicialmente se probaron los catalizadores en la degradación de azul de metileno con el objetivo de efectuar un estudio comparativo acerca de su eficiencia. De acuerdo a los resultados de esta primera etapa del trabajo, se eligió al Bi2MoO6 para realizar estudios de optimización en el contenido de nitrógeno como función del tiempo de reflujo. Posteriormente se evaluó su eficiencia en la degradación fotocatalítica de lignina, realizándose estudios de medición de color y de DQO (Demanda Química de Oxígeno) contenida en agua residual de una industria papelera. En una etapa subsecuente se llevó a cabo el depósito de películas de Bi2MoO6 empleando la técnica RF Sputtering, para posteriormente evaluar estas películas en la degradación fotocatalítica de lignina. Los catalizadores fueron caracterizados por microscopía de barrido (MEB), espectroscopias de fotoelectrones de rayos x (XPS), difracción de rayos x (DRX), espectroscopia UV- Vis, infra-rojo (IR) y se determinó al área superficial de los catalizadores mediante el método BET. En cuanto a las películas, estas fueron caracterizadas por MEB, DRX y MFA. El N-Bi2MoO6 fue favorable en la degradación fotocatalítica de lignina con un 35.13%, en agua residual.