Evaluación de las propiedades fisicoquímicas y fotocatalíticas de TiO2 obtenido mediante el acoplamiento de la síntesis vía microondas con el proceso de secado por aspersión

Abstract

In this work is presented the production of several titanium dioxide photocatalysts with higher activity than the TiO2 commercial Degussa P25 in both reaction systems, liquid and gas phase. This photocatalysts were obtained by the coupling of microwave assisted method with spray drying process and a subsequent calcination step. TiO2 photocatalyst were characterized using X-ray diffraction, ultraviolet–visible spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, transmission and scanning microscopies to determine the influence of de spray drying process, synthesis and calcination temperature in the morphologic, textural, structural and optical properties. The results show that the TiO2 powders are constituted by porous microspheres with a greater or less degree of crystallinity and anatase-rutile ratio, as a function of calcination or synthesis temperature. Their photocatalytic properties were evaluated through the toluene photodegradation reaction (gas phase) and acid blue 9 photodegradation reaction (liquid phase). In addition, the photocatalysts stability, sedimentation properties and the acid blue 9 mineralization degree were determined in liquid phase. The results show that the photocatalysts with anatase phase displayed the best results in the acid blue 9 decomposition (liquid phase), while the photocatalysts with anatase-phase ratio showed better results in the toluene photodegradation (gas phase).

En este trabajo de investigación se muestra la obtención de diversos fotocatalizadores de dióxido de titanio (TiO2) que presentan mejores propiedades fotocatalíticas que el catalizador comercial Degussa P25 en sistemas de reacción para fase gas y fase líquida. Los fotocatalizadores fueron obtenidos mediante la unión del método de síntesis vía microondas con el proceso de secado por aspersión una etapa de calcinación posterior. La influencia que tiene el proceso de secado, la temperatura de síntesis y el tratamiento térmico, en las propiedades morfológicas, texturales, ópticas y estructurales de los polvos obtenidos, se determinó mediante diferentes técnicas de caracterización tales como difracción de rayos X, espectroscopia UV-Vis, espectroscopia de fotoluminiscencia, área superficial especifica BET, microscopía electrónica de barrido y de transmisión. Los resultados muestran que los materiales están constituidos por microesferas porosas, con mayor o menor grado de cristalinidad y relación de fases anatasa-rutilo en función de la temperatura de síntesis y calcinación. Las propiedades fotocatalíticas de los materiales se evaluaron mediante la reacción de fotodegradación del tolueno para la fase gas y del colorante azul ácido 9 (AA9) para la fase líquida. Además, en el caso de la fase líquida se determinó la estabilidad de los fotocatalizadores a través de un ensayo de reúsos, el tiempo que tardan en sedimentar una vez finalizado el proceso de degradación y el grado de mineralización del colorante. Los mejores resultados de actividad fotocatalítica en fase líquida se presentan con los fotocatalizadores que contienen solamente la fase anatasa del TiO2, mientras que en fase gas, los mejores resultados se obtienen con los fotocatalizadores que presentan relación de fases anatasa-rutilo.