Síntesis y caracterización de fotocatalizadores TiO2 y TiO2-Pt evaluados en la reducción de Cr (VI), degradación de 4-clorofenol en solución y 2-propanol en fase gas

Abstract

In the present work, TiO2 and Pt doped TiO2 photocatalysts materials were developed at various concentrations of platinum and calcined at various temperatures, obtaining variations in their crystal structure, and to evaluate their performance as catalysts the photocatalytic degradation of hexavalent chromium and 4-chlorophenol in a solution, as well as with 2-propanol in gas phase were studied. The synthesis of such photocatalysts was conducted by the method of precursor citrate (Pechini), originating from titanium tetrachloride salts and platinum, modifying both the drying process and powder’s morphology with the technique of Spray Drying. The characterization of the photocatalysts obtained was carried out by the TGA-DSC and XRD techniques, scanning electron and transmission electron, microscopies BET analysis, UV-VIS and photoluminescence techniques. By means of these techniques, it was determined the obtaining of nano sized materials, a good distribution of ions, along its structure and a uniform formation of spherical agglomerates by the drying method. Furthermore, the influence of Pt caused the increase of the surface area, the size of the crystal and the inhibition of the transformation of the anatase and rutile phases by the natural action of the increase in temperature. Finally, the synthesized materials were tested on water samples contaminated with hexavalent chromium, 4-chlorophenol and degradation 2-propanol. A material with good photocatalytic properties was obtained in the oxidation processes, when 4-chlorophenol and 2-propanol were degraded to values below the permissible limits, but not for the reduction processes, where Cr (VI) degradation was obtained by the action of a photolytic process.

En el presente trabajo se desarrollaron materiales fotocatalizadores de TiO2 y TiO2 dopado con Pt, a diferentes concentraciones de platino y se calcinaron a distintas temperaturas, obteniendo variaciones en su estructura cristalina, y para evaluar su desempeño como catalizador, se estudió la degradación fotocatalítica del cromo hexavalente y el 4-clorofenol en solución, además del 2-propanol en fase gas. La síntesis de dichos fotocatalizadores se llevó a cabo por el método del citrato precursor (Pechini) partiendo de sales de tetracloruro de titanio y platino, modificando el secado y la morfología de los polvos con la técnica del secado por aspersión (Spray Drying). La caracterización de los fotocatalizadores obtenidos se llevó a cabo por medio de las técnicas TGA-DSC, DRX, microscopía electrónica de barrido y transmisión, análisis BET, Uv-Vis y fotoluminiscencia. Mediante estas técnicas, se determinó la obtención de materiales de tamaño nanométrico, con una buena distribución de iones a lo largo de su estructura y una formación uniforme de aglomerados esféricos por el método de secado. Además, la influencia del Pt ocasionó el aumento del área superficial, el tamaño de cristal y la inhibición a la transformación de fases anatasa y rutilo por acción natural del incremento en la temperatura. Finalmente, los materiales sintetizados se probaron en muestras de agua contaminadas con cromo hexavalente, 4-clorofenol y en la degradación del 2-propanol, donde se obtuvo un material con buenas propiedades fotocatalíticas en los procesos de oxidación, al degradar el 4-clorofenol y el 2-propanol a valores por debajo de los límites permisibles, no así para los procesos de reducción, en donde se obtuvo una degradación de Cr (VI) por acción de un proceso fotolítico.