Síntesis de partículas de dióxido de titanio por el método sol-gel secado por pulverización y su aplicación en foto oxidación

Abstract

Through years of research, it was discovered that titanium dioxide (TiO2) is a semiconductor photocatalyst and effective contaminant chemicals to degrade by oxidation processes [1], which makes it suitable for wastewater treatment. One widely used process for synthesis of TiO2 is the sol-gel. In order to reduce processing time and change the morphology of the catalyst of titanium dioxide, it was used spray drying. It was synthesized from titanium butoxide as precursor, nitric acid as catalyst, ethanol as solvent and distilled water as a hydrolyzing agent, using the method for obtaining sol-gel, and then drying by spraying, and finally giving heat treatment, reaching the anatase phase. The heat treatment is conducted at a temperature of 400 ° C in a time of 30 minutes. The photocatalyst was characterized using four techniques: scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, BET specific surface area and x-ray diffraction Finally degradation presenting nine acid blue dye in the presence of the photocatalyst of titanium dioxide was studied, using a source energy ultraviolet light with wavelength of 365 nm. The results of the characterization of the catalyst show that the morphology of titanium dioxide changed polygon flat faces (morphology titanium dioxide oven drying) to agglomerates of titanium dioxide with spherical structure, as shown in Photographs obtained from the scanning electron microscope. Regarding the specific surface area increased significantly, from 50 m2 / g (specific surface area of commercial titanium dioxide) to 120,075 m2 / g and X-ray diffraction shows that the samples of catalyst obtained are in anatase phase. Which was corroborated by the bands of infrared radiation of the compound titanium dioxide.

A través de muchos años de investigación, se descubrió que el dióxido de titanio (TiO2) es un semiconductor y fotocatalizador efectivo para degradar compuestos químicos contaminantes mediante procesos de oxidación [1], lo que lo hace apto para el tratamiento de aguas residuales. Uno de los procesos ampliamente utilizado para la síntesis del TiO2 es el sol-gel. Con la finalidad de reducir el tiempo de procesamiento y modificar la morfología del catalizador de dióxido de titanio, se ha empleado el secado por pulverización. Se sintetizó a partir de butóxido de titanio como precursor, ácido nítrico como catalizador, etanol como solvente y agua destilada como agente hidrolizante, utilizando el método de obtención sol-gel, para después secarlo por pulverización y por último darle tratamiento térmico, hasta llegar a la fase anatasa. El tratamiento térmico se llevó a cabo a una temperatura de 400ºC en un tiempo de 30 minutos. El fotocatalizador fue caracterizado utilizando 4 técnicas: microscopía electrónica de barrido, espectroscopia infrarroja, área superficial específica BET y difracción de rayos X. Finalmente se estudió la degradación que presentaba el colorante azul ácido nueve en presencia del fotocatalizador de dióxido de titanio, utilizando una fuente de energía de luz ultravioleta con longitud de onda de 365 nm. Los resultados obtenidos de la caracterización del catalizador, muestran que la morfología del dióxido de titanio cambió de polígonos de caras planas (morfología del dióxido de titanio secado en estufa) a aglomerados de partículas de dióxido de titanio con estructura esférica, como se muestra en las fotografías obtenidas del microscopio electrónico de barrido. Respecto al área superficial específica aumentó de manera significativa, de 50 m2/g (área superficial específica del dióxido de titanio comercial) hasta 120.075 m2/g y por difracción de rayos X se observa que las muestras del catalizador obtenido se encuentran en fase anatasa. Lo cual se corroboró con las bandas de radiación infrarroja del compuesto dióxido de titanio.