Síntesis de fotocatalizadores nanoestructurados de titania y de óxidos mixtos de titania-zirconia y su aplicación en la degradación de sustancias contaminantes

Abstract

The object of this research is to obtain a mixed oxide-based photocatalyst. Photocatalysts system composed of ZrO2 and TiO2 for application in the degradation reaction of organic compounds considered contaminants found in water, in this case, the effect on methylene blue studies proposed in this study which is used in the textile and paper industry also generates and chlorinated phenolic compounds. The main objective is that this system works mixed oxide photocatalysts with visible light at room temperature. Synthesis of ZrO2-TiO2 photocatalysts was performed using the sol-gel method for producing a film by electrodeposition. The films were made on glass corning which was initially coated by the method of sputtering, thereafter using salts precursors to prepare a solution in base butoxides titanium and zirconium, ethanol, deionized water and ammonium hydroxide, once coated substrates (Corning Glass) were immersed in the solution and the electrodeposition was made. Subsequently the characterization was performed the following techniques: transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), surface area measurement (BET) which results we throw chemical composition, morphology, size and particle distribution. Such characterizations were performed with samples at different concentrations. To evaluate the performance of a photocatalytic films test was conducted using a solution of methylene blue, and evaluating the degradation in color by a spectrophotometer quantifying light absorbance.

El objeto de esta investigación es obtener un fotocatalizador mixto a base de óxidos. Se propone en este estudio un sistema de fotocatalizadores compuesto por TiO2 y ZrO2 para su aplicación en la reacción de degradación de componentes orgánicos considerados como contaminantes que se encuentran en el agua, en este caso, se estudia el efecto sobre el azul de metileno el cual es utilizado en la industria textil y en la industria papelera que también genera compuestos fenólicos y clorados. El principal objetivo es que este sistema de óxidos mixtos fotocatalizadores funcione con luz visible a temperatura ambiente. La síntesis de fotocatalizadores de TiO2-ZrO2 se realizó haciendo uso del método sol-gel para producir una película mediante electrodepositación. Las películas se hicieron sobre vidrio Corning el cual fue inicialmente recubierto por el método de sputtering, posteriormente utilizando como sales precursoras para preparar una solución en base de butóxidos de titanio y zirconio, etanol, agua desionizada e hidróxido de amonio, una vez recubiertos los sustratos (vidrio Corning) se sumergieron en la solución y se hizo la electrodepositación. Posteriormente se realizó la caracterización por las siguientes técnicas: Microscopía de Transmisión electrónica (MET), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Microscopía de Fuerza Atómica (MFA), Difracción de Rayos X (DRX), Medición del Área Superficial (BET), las cuales nos arrojan resultados de composición química, morfología, tamaño y distribución de partícula. Dichas caracterizaciones se realizaron con muestras a diferentes concentraciones. Para evaluar el desempeño de las películas se realizó una prueba fotocatalítica utilizando una solución de azul de metileno, y evaluando la degradación en el color por medio de un espectrofotómetro cuantificando la absorbancia de luz.