Publicación:
Nanoestructuras 1D de TiO2 dopadas con nitrógeno para su aplicación en purificación fotocatalítica de agua

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Fecha
2016
Autores
Vizconde La Motta, Kelly
Título de la revista
Revista ISSN
Título del volumen
Editor
Universidad Nacional de Ingeniería
Proyectos de investigación
Unidades organizativas
Número de la revista
Abstracto
El presente trabajo de tesis ha sido dirigido a la búsqueda del mejoramiento de la eficiencia fotocatalítica de las nanoestructuras 1D de dióxido de titanio (1D-Ti O2) a través de dopajes con nitrógeno (N-TiO2) utilizando la técnica de nutruración. Para realizar los dopajes con nitrógeno (N) fue necesario antes sintetizar nanopartículas de dióxido de titanio (Nps-TiO2) por el método sol-gel, someterlas a tratamiento hidrotermal para obtener las 1D-TiO2 y finalmente N-doparlas por nitruración. Los polvos nanopartículados de TiO2 fueron obtenidos a partir del precursor Isopropóxido de titanio tetrahidratado, usando ácido nítrico (HNO3) o clorídrico (HCl) como catalizador y agua ultrapura como solvente. Se sintetizaron 3 tipos diferentes de nanopartículas de TiO2 para cada ácido catalizador en 3 distintos valores de pH (6 tipos de nanopartículas en total). Una parte de las nanopartículas obtenidas fueron sometidas a tratamiento hidrotermal con hidróxido de sodio (NaOH) para obtener nanoestructuras 1D de TiO2. A su vez, una parte de éstas fueron dopadas con nitrógeno por medio de la técnica de nitruración bajo un flujo constante de gas amoniaco (NH3) a una temperatura de 750 °C durante una hora. Las técnicas usadas para la caracterización de las diferentes etapas de las muestras de TiO2 fueron: dispersión dinámica de luz (DDL), difracción de rayos-X (DRX), microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (MEB-EC), que incluye EDS (espectroscopía por dispersión de energías de rayos-X), espectroscopía de absorción electrónica UV-Vis y actividad fotocatalítica sobre bacterias Escherichia Coli. Los resultados de caracterización por DRX de las Nps-TiO2 muestran la presencia de los picos característicos de las tres fases cristalinas conocidas del TiO2 (anatasa, rutilo y brookita) en diferentes proporciones para cada tipo de muestra sintetizada con tamaños medios de cristalito de ~ 7 - 45 nm, obtenidos con la técnica de Deby Scherres, según el tipo de precursor y pH usados; lamicroimágenes MEB-EC muestran Nps-TiO2 de las fases anatasa y rutilo con polidispersividad de tamaños (~ 5 - 180 nm). Las caracterizaciones de las nanoestructuras 1D-Ti O2 muestran cambios en las proporciones de anatasa y rutilo (DRX) y combinaciones de estructuras tipo fibras o tubos con longitudes de ~ 30 - 800 nm y diámetros de ~ 5 - 10 nm y hojuelas con diámetros de ~ 8 - 57 nm (MEB-EC). En las micrografías de las nanoestructuras dopadas N-TiO2 se pudo apreciar cambios estructurales como mayor cristalización de las estructuras 1D, formación de nuevas nanoestructuras y transformaciones de fase de anatasa a rutilo tan marcadas que, a excepción de dos muestras, la anatasa desapareció por completo. En los ensayos de actividad fotocatalítica con bacteria Escherichia Coli se encontró que las Nps-Ti O2 sintetizadas con HCl tiene mejor actividad que las que usaron HNO3 como catalizador de las reacciones de hidrólisis; esta tendencia de superior actividad de las nanoestructuras formadas con HCl como catalizador se mantiene tanto en las nanoestructuras 1D-TiO2 como en las dopadas N-TiO2. Por otro lado, al comparar las actividades de los distintos tipos de nanoestructuras sintetizados, se encontró que las nanopartículas de TiO2 poseen mejor actividad fotocatalítica, seguido de las nanoestructuras 1D y finalmente las muestras dopadas N-TiO2 no resultaron tener mejor actividad que las muestras sin dopar.
Descripción
Palabras clave
Nanoestructuras 1D-TiO2, Aplicación en purificación fotocatalítica de agua, Dopaje con nitrógeno
Citación