Síntesis y caracterización de fotocatalizadores de tio2 por vía microondas dopados con Ag para la degradación de colorantes

Abstract

Heterogeneous photocatalysis has proven effective in eliminating a large group of contaminants. One material used in heterogeneous photocatalysis is titanium dioxide (TiO2) which is activated using ultraviolet light. This improves its performance when it is doped with nanostructures that increase its photocatalytic capacity and can promote photocatalysis by using shorter radiation such as visible light. The aim of this work was to synthesize doped TiO2 photocatalysts with different concentrations of silver using the sol-gel method in a microwave reactor. The synthesis of the photocatalyst was carried out by preparing a colloidal solution containing mainly titanium and silver. This solution was introduced to the microwave reactor where hydrolysis, polymerization and condensation reactions occur to produce a gel that was then dried by evaporating the solvent and other substances to finally obtain the photocatalyst. For the formation of the desired crystalline phases a heat treatment between 400°C and 700 °C was performed. Subsequently, it was characterized with UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM), Diffuse Reflectance, Infrared Spectroscopy (IR) and Photocatalytic Effect. Catalysts doped with 0.05% and 0.1% mol silver show almost complete degradations compared to pure TiO2. The most prominent material was doped with 0.1% mol Ag subjected to a heat treatment of 600°C that achieved 97.21% degradation of the dye under UV light and 59.48% under visible light.

La fotocatálisis heterogénea ha probado ser efectiva eliminando un amplio grupo de contaminantes. Un material usado en la fotocatálisis heterogénea es el dióxido de titanio (TiO2) que se activa utilizando luz ultravioleta. El cual mejora su rendimiento cuando se dopa con nanoestructuras que aumentan su capacidad fotocatalítica y pueden promover la fotocatálisis al utilizar una radiación de menor longitud como la luz visible. El objetivo de este trabajo fue sintetizar fotocatalizadores de TiO2 dopados con diferentes concentraciones de plata mediante el método sol-gel en un reactor de microondas. La síntesis del fotocatalizador se llevó a cabo preparando una solución coloidal que contiene titanio y plata, principalmente. Esta solución se introdujo al reactor de microondas donde ocurren reacciones de hidrólisis, polimerización y condensación para producir un gel que, después, se secó mediante la evaporación del disolvente y otras sustancias para obtener, finalmente, el fotocatalizador. Para la formación de las fases cristalinas deseadas se realizó un tratamiento térmico entre 400°C y 700 °C. Posteriormente, se caracterizó con Espectroscopia UV-Vis, Difracción de Rayos - X, Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Reflectancia Difusa, Espectroscopia Infrarroja (IR) y Efecto fotocatalítico. Los catalizadores dopados con 0.05 % y 0.1% mol de plata muestran degradaciones casi completas a comparación del TiO2 puro. El material más destacado fue el dopado con 0.1% mol Ag sometido a un tratamiento térmico de 600°C que logró un 97.21 % de degradación del colorante bajo la luz UV y un 59.48% bajo la luz visible.