Síntesis, caracterización y evaluación de fotocatalizadores de TiO2, por vía micro-ondas, dopados con rodamina b para degradación de colorantes

Abstract

Currently there is a great problem regarding the environmental impact that is generated due to the emission of pollutants into the atmosphere, mainly to water; which, on occasions, is contaminated with dyes from the textile industry, such as acid blue 9, basic yellow 2, congo red, etc., which are extremely difficult to treat by conventional methods. These colorants are usually treated by tertiary methods, however, some are expensive and difficult to apply, and for this reason a way is being sought to degrade these highly recalcitrant substances into less complex substances that may be in the environment without causing damage to health or ecosystems. It has been chosen to investigate the degradation of dyes by means of photocatalysts (TiO2 in this case), which are usually semiconductor materials due to their ability to absorb light waves, generally ultraviolet light, by absorbing the waves they create a hole- electron that promotes the elimination reactions of toxic substances. It is considered ideal to carry out photodegradation treatments using sunlight instead of just UV; to do this, the TiO2 nanoparticles can be doped with a substance, such as rhodamine B, which travels through the TiO2 absorption band towards the visible light band. In this research, rhodamine B doped TiO2 was synthesized by the microwave-assisted sol-gel method; after that, a characterization was carried out by means of TGA, XRD, IR spectroscopy and SEM. Finally, the photocatalytic activity was evaluated by degrading Congo red and basic yellow 2, under UV radiation and visible light. From the results obtained, it was concluded that the synthesized photocatalysts were useful to degrade the dyes both in visible light and in ultraviolet light.

Actualmente existe una gran problemática en cuanto al impacto ambiental que se genera debido a la emisión de contaminantes a la atmósfera, principalmente al agua; la cual, en ocasiones, es contaminada con colorantes provenientes de la industria textil, como el azul ácido 9, amarillo básico 2, rojo congo etc., los cuales sumamente difíciles de tratar por métodos convencionales. Dichos colorantes suelen ser tratados por métodos terciarios; sin embargo, algunos son caros y difíciles de aplicar por ello se está buscando la manera de degradar estas sustancias altamente recalcitrantes en sustancias menos complejas que puedan estar en el ambiente sin generar daños a la salud o a los ecosistemas. Se ha optado por investigar la degradación de colorantes por medio de fotocatalizadores (TiO2 en este caso), los cuales suelen ser materiales semiconductores debido a su capacidad de absorber las ondas de luz, generalmente la luz ultravioleta, al absorber las ondas crean un hueco-electrón que propicia las reacciones de eliminación de sustancias tóxicas. Se considera ideal realizar los tratamientos de fotodegradación haciendo uso de la luz solar en vez de únicamente la UV; para ello, se puede hacer un dopaje de las nanopartículas de TiO2 con una sustancia, como la rodamina B, que recorra la banda de absorción del TiO2 hacia la banda de la luz visible. En esta investigación se sintetizó el TiO2 dopado con rodamina B por el método sol-gel asistido con microondas; después de ello, se realizó una caracterización por medio de TGA, DRX, espectroscopía IR y MEB. Por último, se evaluó la actividad fotocatalítica degradando rojo congo y amarillo básico 2, bajo radiación UV y luz visible. De los resultados obtenidos se concluyó que los fotocatalizadores sintetizados fueron útiles para degradar los colorantes tanto en luz visible como en luz ultravioleta.