Fotodegradación de lignina por catalizadores nanoestructurados M/M* (M: NT-La2O3, NT-CeO2, NT-C; M*:TiO2)

Abstract

This research summarizes the photodegradation studies of lignin molecules by nanotubes impregnated on TiO2. The titania semiconductor is considered a catalyst with outstanding catalytic activity; very stable, nontoxic and nonexpensive and that it’s the reason why its widespread use. In recent years, looking to increase their photocatalytic activity have been used some oxides, promoters or even doping with different elements. The synthesis of our nanotubes/TiO2 systems, consisted of three basic stages: (1) synthesis of oxides by means the sol-gel method starting from precursor salts, (2) preparation of nanostructures of ceria and lantana by hydrothermal treatment in NaOH [10M] presence and using an autoclave at 150°C for 72 h, and (3) obtaining catalysts by the impregnation of oxide nanostructures on titania. The ratio of catalyst to promoter was 4:1. The evolution of the catalyst during the synthesis stage was analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy. Morphological changes were observed before and after hydrothermal treatment, finding a trend of cylindrical geometry. It was not found surface area proportional to the catalytic activity. By means energy dispersive spectroscopy it was found an homogeneous material and close to their theoretical stoichiometry. We use transmission electronic microscopy (TEM), to verify the formation of nanotubes of ceria and lantana.

La presente tesis, resume los estudios relativos a la fotodegradación de la molécula de lignina, utilizando catalizadores nanoestructurados constituidos por sistemas de nanotubos / TiO2. Los sistemas que se propusieron como catalizadores son la titania pura en su fase cristalina anatasa, nanotubos de seria impregnada sobre la titania, nanotubos de lantana impregnada sobre la titania y, por último, nanotubos de carbono impregnado sobre la titania. La preparación de los materiales consistió en tres etapas fundamentales, (1) Síntesis de óxidos (TiO2, CeO2, La2O3) por método sol-gel, a partir de sales precursoras sometidas a un tratamiento térmico a temperaturas de 450°C para la titania y 700°C tanto para la seria como para la lantana, (2) preparación de nanoestructuras por tratamiento hidrotérmico para la formación de nanotubos de seria y lantana, en presencia de NaOH [10M] en una autoclave a 150°C y un tiempo de 72 h, y (3) obtención de catalizadores por la impregnación de los nanotubos de óxidos sobre la titania, fue realizada a condiciones ambientales. La relación del catalizador al promotor fue de 4:1. La evolución de los catalizadores durante las etapas de la síntesis, fue analizada por medio de difracción de rayos X, microscopia de barrido electrónica, donde se observó el cambio morfológico antes y después del tratamiento hidrotérmico, encontrándose una tendencia geométrica cilíndrica. Se determinó que el área superficial obtenida para cada material, no es proporcional a la actividad fotocatalítica; para la espectroscopía de energía dispersada por rayos X, se encontró un material homogéneo y próximo a su estequiometria teórica. Mediante la técnica de microscopía de trasmisión electrónica (TEM), se verificó la formación de nanotubos para el material de seria, mientras que para la lantana la transformación a nanotubos no es completa.