Título :	Desarrollo de TiO2 fotocatalítico para degradar contaminantes con energía solar
Autor(es):	Daniela Kristell Calvo Ramos
Palabras clave:	Fotocatálisis Photocatalysis Semiconductor Semiconductor TiO2 TiO2
Área:	INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Fecha de publicación :	oct-2016
Facultad:	Facultad de Química
Programa académico:	Maestría en Ciencias de la Energía
Resumen:	Los semiconductores son materiales muy utilizados en diversos campos de la investigación, en particular el dióxido de titanio (TiO2) es un semiconductor que se utiliza en celdas solares, en pilas, en pinturas para la degradación de contaminantes en el aire y como material para procesos avanzados de oxidación en fotocatálisis. En este trabajo, se realizó la síntesis sonoquímica de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2), en medio acuoso. Se estudió la influencia de adicionar diferentes ácidos (por separado) como agentes catalizadores; tales como ácido fluorhídrico (HF), ácido bromhídrico (HBr), ácido clorhídrico (HCl) y ácido nítrico (HNO3). Los resultados más sobresalientes se obtuvieron con la síntesis de HF a una concentración de 0.5 moles, 3 horas de reacción y una temperatura de 60 °C. Mediante difracción de rayos X, se confirmó la obtención de polvo cristalino en fase anatasa con un tamaño aproximado de cristal de 50 nm; sin ningún tratamiento térmico adicional. Por reflectancia difusa y el modelo de Kubelka-Mulk, se calculó el ancho banda prohibida el cuál fue de 3.2 eV. Con la técnica BET se obtuvo un área superficial específica de 187.46 m2/g y un diámetro de poro de 3.61 nm. A partir de mediciones Raman e IR, se determinó que los polvos no presentaron impurezas o residuos de los reactivos de síntesis. En la evaluación fotocatalítica con azul de metileno en solución acuosa, en el reactor con lámpara UV-254 nm, se observó una degradación alrededor del 99% en 70 min. Con el prototipo y la luz solar se obtuvo una degradación alrededor del 97% en 180 min. En la fotoxidación del As3+ los mejores resultados se obtuvieron utilizando 0.1 gramos de TiO2 en 150 mL, lográndose una oxidación de As3+ a As5+ del 99% en 4 horas en el reactor con lámpara, y de 94% en 6 horas para el prototipo con luz solar. En los experimentos de la influencia que tiene la luz en el proceso de fotoxidación de As3+ se obtuvo una adsorción de ~95% de As total en 4 horas con luz y del 50% de As total sin la presencia de luz. Con respecto a los experimentos de la influencia de la luz en la adsorción de As5+ no se detectó presencia de As en ambos experimentos (con luz y sin luz), para demostrar que el As se encontraba adsorbido en el arsénico se hicieron midiciones elementales EDS al TiO2. Semiconductors are widely used in various fields of research, particularly, titanium dioxide (TiO2) materials are semiconductors used in solar cells, batteries, paints for degradation of pollutants in the air and as a material for processes advanced oxidation catalysis. In this work, the sonochemical synthesis of nanoparticles of titanium dioxide (TiO2) was performed in aqueous medium. The influence of different acids (analiced separately) as catalysts were studied; hydrofluoric acid (HF), hydrobromic acid (HBr), hydrochloric acid (HCl) and nitric acid (HNO3). The most outstanding results were obtained with the synthesis of HF at a concentration of 0.5 mol, 3 hours of reaction and a temperature of 60 ° C. Through XRD, anatase phase crystalline powder with an approximate crystal size of 50 nm was confirmed, no additional heat treatment was used. By diffuse reflectance and the model of Kubelka-Mulk, the bandgap was 3.2 eV. With BET technique, the specific surface area of 187.46 m2 / g and a pore diameter of 3.61 nm were obtained. From Raman and IR measurements, it was determined that the powders do not showed impurities or residues of the synthesis. In the photocatalytic evaluation methylene blue, in aqueous solution in the reactor with 254 nm UV-lamp, degradation of 99% was observed in 70 min. With the prototype and sunlight, degradation around 97% in 180 min was obtained. In the photooxidation of As3+, the best results were obtained with a concentration of 0.67 grams TiO2 per liter of solution, achieving an oxidation from As3+ to As5+ of 99% in 4 hours in the reactor with lamp, and 94% in 6 hours for the prototype with sunlight. In the experiments the influence of light in the photooxidation process As3+ adsorption of ~ 95% of total As in 4 hours light and 50% of total As the absence of light was obtained. With respect to the experiments the influence of light on the adsorption As5+ no presence of As were detected in both experiments (with light and without light), to show that As was adsorbed arsenic elementary midiciones EDS made to TiO2.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/839
Aparece en:	Maestría en Ciencias de la Energía

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