Evaluación fotocatalítica de ZrO2-TiO2 y CuO/zrO2-TiO2 en la degradación fotocatalítica, reducción del 4-nitrofenol y producción de hidrógeno y su relación con los procesos de transferencia de carga
En el presente trabajo de investigación se sintetizaron dióxido de titanio (TiO2), dióxido de zirconio (ZrO2) y óxidos mixtos ZrO2-TiO2 (1, 5 y 10% en mol de ZrO2) mediante el método solgel. Los materiales sintetizados se evaluaron en reacciones de oxidación (degradación fotocatalítica) del ácido fe...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2017 |
| País: | México |
| Institución: | Universidad Autónoma Metropolitana |
| Repositorio: | Repositorio Institucional de la UAM Iztapalapa |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:bindani.izt.uam.mx:sj139192w |
| Acceso en línea: | https://doi.org/10.24275/uami.sj139192w |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | info:eu-repo/classification/LEM/Photocatalysis info:eu-repo/classification/LEM/Fotocatálisis info:eu-repo/classification/LEM/Photochemistry info:eu-repo/classification/LEM/Fotoquímica info:eu-repo/classification/LEM/Semiconductors info:eu-repo/classification/LEM/Semiconductores info:eu-repo/classification/cti/2 |
| Sumario: | En el presente trabajo de investigación se sintetizaron dióxido de titanio (TiO2), dióxido de zirconio (ZrO2) y óxidos mixtos ZrO2-TiO2 (1, 5 y 10% en mol de ZrO2) mediante el método solgel. Los materiales sintetizados se evaluaron en reacciones de oxidación (degradación fotocatalítica) del ácido fenoxiacético, ácido 2,4-diclorofenoxiacético y 4-clorofenol. Los óxidos mixtos presentaron una actividad fotocatalítica superior con respecto a los óxidos simples; y a su vez, el óxido mixto con el 5% en mol de ZrO2 (ZT-5) presentó la mejor actividad fotocatalítica sin importar la molécula a degradar. La mayor fotoactividad del ZT-5 se asoció a la formación de heterouniones y a la generación de estados energéticos en la interfase de los óxidos. Estos estados energéticos actúan como trampa de electrones que favorecen la disminución en la recombinación de los portadores de carga. Adicionalmente, el óxido mixto con 5% en mol de ZrO2 fue evaluado en la reducción fotocatalítica del 4-nitrofenol, estableciéndose el impacto de dos agentes de sacrificio (metanol y sulfito de sodio). Para ello, se realizó una comparación entre la reacción de reducción realizada con el 4-nitrofenol disuelto en agua-sulfito de sodio y otra solución que contenía el 4-nitrofenol disuelto en una mezcla de metanol-agua-sulfito de sodio. Los resultados evidenciaron un incremento en la velocidad de reducción realizada en la mezcla de metanol-agua-sulfito de sodio atribuido a un efecto sinérgico entre los dos agentes de sacrificio, ya que mientras el metanol actúa como colector de huecos y disminuye la resistencia a la transferencia de carga, los iones SO3 2- actúan como colectores de radicales y facilitadores en la transferencia de electrones. Por último, de acuerdo a que el óxido mixto ZT-5 presentó la mejor actividad fotocatalítica en la producción de hidrógeno, éste material fue sometido a impregnación húmeda incipiente para obtener contenidos en peso de CuO de 0.5, 1, 3 y 5%. Estos materiales (calcinados a 500) permitieron establecer que el CuO actúa como un co-catalizador eficiente en la reducción del agua. Además, el material con el 1% en peso de CuO presentó la mejor actividad fotocatalítica relacionado con una menor resistencia a la transferencia de carga. |
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