Síntesis de estructuras de ZnO y TiO2 impurificadas con plasma de nitrógeno y su actividad fotocatalítica en la degradación de azul de metileno

Abstract

The development of tools with degradation capabilities is more common nowadays, due to the high demand for industrial products. For this reason, it is necessary to maintain the medium to preserve a healthy environment for future generations, and so the use of photocatalysts is more common. In this paper some of the issues and methodologies for the study of degradations are explained for giant molecules such as: Methylene blue, lignige, etc. By using Advanced Oxidation, a process better known as AOP these processes are ideal. The products are: water and carbon dioxide under acidic conditions of around 3-5 Sorensen scale. By means of the incrustation of Nitrogen and by means of plasma causing the N2 put into the crystalline structure of the ZnO and TiO2. Among the catalysts available for photodegradation of the organic compounds, the most commonly employed is TiO2, but in many cases ZnO is also a viable alternative. The ZnO has been found to be more active than the TiO2 in several of these processes. Finally, the results obtained from the degradation of the methylene blue are analyzed using techniques known as: Xray diffraction, Scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), diffuse reflectance spectroscopy and surface area (BET).

El presente trabajo de tesis tuvo como propósito demostrar las bondades del uso de un diseño innovador de un generador de plasma de nitrógeno, para introducirlo en estructuras de TiO2 y ZnO; buscando con ello, modificar el comportamiento fotocatalítico de estos compuestos. Para tal efecto inicialmente fueron producidos mediante un proceso sol-gel y el uso de calentamiento mediante microondas los compuestos TiO2 y ZnO; a partir de propóxido de titanio y acetato de zinc, respectivamente. Posteriormente estos compuestos fueron expuestos a un plasma de nitrógeno en una cámara diseñada para tal efecto; donde el nitrógeno fue introducido en estos compuestos para formar nuevas estructuras con formulación TiO2 - N y ZnO - N. Estos sistemas fueron probados como fotocatalizadores empleando al azul de metileno como una molécula modelo y comparando su comportamiento con los compuestos iniciales TiO2 y ZnO. Los compuestos así preparados fueron caracterizados mediante las técnicas de microscopia de barrido (SEM), difracción de rayos x (XRD), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS). Además, se determinó su área superficial mediante el método BET, así como su brecha energética.