Aplicación de los fotocatalizadores Bi2MoO6 y Bi2WO6 fabricados por síntesis hidrotérmica en la degradación de azul de metileno

Abstract

The present work was addressed to study the structural and photocatalytic properties of Bi2WO6 and Bi2MoO6, compounds and also their solid solutions Bi2MoO0.99W0.01O6 and Bi2Mo0.99W0.01O6/C* (where C* means activated charcoal). We started with stoichiometric amounts of Bi(NO3)3.5H2O, (NH4)6Mo7O24 and (NH4)6W12O6·H2O reagents and using NH4OH 0.1M to adjust pH in order to coprecipitate either the Bi2WO6 and Bi2MoO6 or the Bi2MoO0.99W0.01O6 solid solutions. Following the precipitation, the compounds were oven-dried at 180 °C and further calcined at 500 °C. In order to prepare the Bi2Mo0.99W0.01O6/C* system, both C* and the Bi2MoO0.99W0.01O6 solid solution were dispersed in isopropilic alcohol and dropwise the Bi2MoO0.99W0.01O6 compound was added to the C* system. Afterwards the Bi2Mo0.99W0.01O6/C* system was dried at 180 °C. A Replica of each compound was prepared and calcined at a temperature of 700 °C in order to study their effect on the structural and photocatalytic performance. Some catalysts were further processed in a high pressure container to perform their hydrinfo:eu-repo/semantics/othermal synthesis to produce nanostructured catalysts. Based on these results, we conclude that the catalysts have a significant catalytic activity in the degradation of methylene blue. Comparing the results, it is possible to establish that the Bi2MoO6 compound degrades more efficiently (72.75%) when it is prepared by means of hydrinfo:eu-repo/semantics/othermal route in comparison to chemical coprecipitation (69.58%). Also it was found that comparatively the Bi2WO6 compound shows lower catalytic activity (65.06%) than the Bi2MoO6 compound (72.75%). Also comparing the compounds obtained through the chemical coprecipitation it was found that Bi2MoO6 reaches 69.58% while using Bi2WO6 the degradation was 49.22%. A similar behavior was found when Bi2MoO6 and Bi2Mo0.99W0.01O6 are compared. The best performance in terms of catalytic activity was found for the Bi2Mo0.99W0.01O6/C* compounds reaching 99.45% for the material calcined at 700 °C and 100 % for the catalyst calcined at 500 °C. Being this last the best catalyst.

La presente tesis comprende el estudio estructural y fotocatalítico de los óxidos semiconductores Bi2WO6 y Bi2MoO6, así como de sus óxidos mixtos Bi2MoO0.99W0.01O6 y Bi2Mo0.99W0.01O6/C* (impurificados con carbón). Para el estudio de fotocatálisis se empleó como reacción modelo la degradación de azul de metileno en presencia de luz ultravioleta. Los compuestos Bi2MoO6, Bi2WO6 y Bi2Mo0.99W0.01O6 fueron sintetizados por coprecipitación química, calcinación a 500 ºC y 700 °C. Algunos de ellos fueron sometidos, previamente a la calcinación por síntesis hidrotérmica a 180°C. Al efectuar la cinética de degradación de azul de metileno, el Bi2MoO6 alcanzó un 69.58%, el Bi2WO6 un 49.22% obtenidos por coprecipitación química. Un porcentaje de degradación de 72.75% con Bi2MoO6 y 65.06% con Bi2WO6 fabricados mediante síntesis hidrotérmica, por 2 días. Al aplicar una variación del tiempo de síntesis hidrotérmica por 4 días, el porcentaje de degradación alcanzado es de 76.89% para el Bi2MoO6 y de 74.68% para el Bi2WO6. Para el caso de los óxidos mixtos, impurificados y soportados en carbono, Bi2Mo0.99W0.01O6/ C*(impurificados con carbón), se apreció una degradación de 99.45% para el compuesto sinterizado a 700ºC y de 100% para el sinterizado a 500ºC. Para el caso del compuesto Bi2Mo0.99W0.01O6 sinterizado a 500 ºC sin soporte, se obtuvo un porcentaje de 82.29%. Mientras que para los óxidos Bi2Mo0.99W0.01O6 a 700 °C se obtuvo un porcentaje de 84.40% y Bi2Mo0.99W0.01O6 a 700 °C por síntesis hidrotérmica un 88.78%. En base a los resultados anteriores se concluye que los catalizadores cuentan con una buena actividad catalítica para la reacción de degradación del azul de metileno, resultando la síntesis hidrotérmica por cuatro días la mejor alternativa para el caso de Bi2WO6, sobre la síntesis de coprecipitación química y el catalizador Bi2WO6 preparado por los mismos procedimientos. Un resultado similar fue observado para los óxidos mixtos Bi2Mo0.99W0.01O6 a 700 °C