Vol. 29 (2019)
Artículos de investigación

Efecto de la temperatura, presión y potencia en la obtención de TiO2 y TiO2-Fe vía microondas y evaluación de la actividad fotocatalítica con el tiempo de síntesis

HTML (inglés) PDF XML
  • Ulises Zurita Luna,
  • Juan Zárate Medina,
  • Anayeli Yazmin Gallegos Hernández,
  • Rafael Romero Toledo,
  • José Apolinar Cortés
Ulises Zurita Luna Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Biografía
Juan Zárate Medina Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Biografía
Anayeli Yazmin Gallegos Hernández Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica

Biografía
Rafael Romero Toledo Universidad de Guanajuato

Biografía
José Apolinar Cortés Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Biografía

Publicado 2019-04-08

Aviso de derechos de autor/a

Cómo citar

Efecto de la temperatura, presión y potencia en la obtención de TiO2 y TiO2-Fe vía microondas y evaluación de la actividad fotocatalítica con el tiempo de síntesis. (2019). Acta Universitaria, 29, 1-13. https://doi.org/10.15174/au.2019.1734

Resumen

Fotocatalizadores de dióxido de titanio (TiO2) dopados a diferentes porcentajes de hierro fueron sintetizados vía microondas a 180 °C a dos tiempos: 2 min y 10 min de síntesis, en los cuales se analizó el cambio de temperatura, presión y potencia. Se observaron variaciones importantes, principalmente en las condiciones de presión. Los fotocatalizadores sintetizados fueron caracterizados usando: Microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X, área superficial específica y espectroscopía UV-vis de reflectancia difusa. Se observó la presencia de nanopartículas; además, la fase anatasa cristalina de TiO2 fue la única encontrada. Se realizó un estudio de la actividad fotocatalítica para la decoloración del colorante azul ácido 9 con luz UV, la cual se comparó con el fotocatalizador comercial Degussa P-25, teniendo como mejor resultado una decoloración total del colorante a 45 min de reacción con el fotocatalizador de TiO2 sin dopar sintetizado a 2 min de reacción. El dopaje con hierro no presentó una mejor actividad fotocatalítica; además, se observó que el tiempo de síntesis influye considerablemente en la actividad fotocatalítica, teniendo mejores eficiencias en el menor tiempo.

HTML (inglés) PDF XML

Referencias

  1. Abbas, K. (2009). Sol–gel synthesis, characterization, and catalytic activity of Fe(III) titanates. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 346, 130-137.
  2. Adán C., Bahamonde A., Fernández-García M. & Martínez-Arias A. (2007). Structure and activity of nanosized iron-doped anatase TiO2 catalysts for phenol photocatalytic degradation. Applied Catalysis B: Environmental, 72, 11–17.
  3. Asiltür, M., Sayllkan, F. & Arpaḉ, E. (2009). Effect of Fe3+ ion doping to TiO2 on the photocatalytic degradation of Malachite Green dye under UV and vis-irradiation Photochem. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 203, 64–71.
  4. Choi, W., Termin, A. & Hoffmann, M. R. (1994). The role of metal ion dopants in quantum-sized TiO2: correlation between photoreactivity and charge carrier recombination dynamics Journal of Physical Chemistry, 98, 13669–13679.
  5. Doong, R. A., Chang, P. Y. & Huang, C. H. (2009).
  6. Microstructural and photocatalytic properties of sol–gel-derived vanadium-doped mesoporous titanium dioxide nanoparticles. Journal of Non-Crystalline Solids, 355, 2302–2308.
  7. Esquivel, K., Nava, R., Zamudio-Méndez, A., Vega González, M., Jaime-Acuña, O. E., Escobar-Alarcón, L…. & Fierro, J. L. G. (2013). Microwave-assisted synthesis of (S)Fe/TiO2 systems: Effects of synthesis conditions and dopant concentration on photoactivity. Applied Catalysis B: Environmental, 140, 213–224.
  8. Gladfelter, W. L. (2011). Uncovering the transformations that occur during the early stages of TiO2 CVD on Si (A perspective on the article, “TiO2 chemical vapor deposition on Si(111) in ultrahigh vacuum: Transition from interfacial phase to crystalline phase in the reaction limited regime†by A. Sandell et al.). Surface Science, 605, 1146.
  9. Hamedani, N. F., Mahjoub, A. R., Khodadadi, A. A. & Mortazavi, Y. (2011). Microwave assisted fast synthesis of various ZnO morphologies for selective detection of CO, CH4 and ethanol. Sensors and Actuators B: Chemical, 156, 737–742.
  10. Khade, G. V., Suwarnkar, M. B., Gavade, N. L. & Garadkar, K. M. (2015). Green synthesis of TiO2 and its photocatalytic activity. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 26, 3309–3315.
  11. Kim, D. H., Lee, K. S., Kim, Y. S., Chung, Y. C. & Kim, S. J. (2006). Photocatalytic Activity of Ni 8 wt%-doped TiO2 photocatalyst synthesized by mechanical alloying under visible light. Journal of the American Ceramic Society, 89, 515–521.
  12. Komarneni, S., Rajha, R. K. & Katsuki, H. (1999). Microwave-hydrothermal processing of titanium dioxide. Materials Chemistry and Physics, 61, 50-54.
  13. Mali, S. S., Shinde, P. S., Betty, C. A., Bhosale, P. N., Lee, W. J. & Patil, P. S. (2011). Nanocoral architecture of TiO2 by hydrothermal process: Synthesis and characterization. Applied Surface Science, 257, 9737-9746.
  14. Ocakoglu, K., Mansour, Sh. A., Yildirimcan, S., Al-Ghamdi, A. A., El-Tantawy, F. & Yakuphanoglu, F. (2015). Microwave-assisted hydrothermal synthesis and characterization of ZnO Nanorods. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 148, 362–368.
  15. Ogawa, H. & Abe, A. (1981). Preparation of tin oxide films from ultrafine particles. Journal of the Electrochemical Society, 128, 685.
  16. Pang, Y. L. & Abdullah, A. Z. (2012). Effect of low Fe3+ doping on characteristics, sonocatalytic activity and reusability of TiO2 nanotubes catalysts for removal of Rhodamine B from water. Journal of Hazardous Materials, 235–236, 326–335.
  17. Perera, S. & Gillan, E. G. (2008). A facile solvothermal route to photocatalytically active nanocrystalline anatase TiO2 from peroxide precursors. Solid State Sciences, 10, 864-872.
  18. Ravichandran, L., Selvam, K., Krishnakumar, B. & Swaminathan, M. (2009). Photovalorisation of pentafluorobenzoic acid with platinum doped TiO2. Journal of Hazardous Materials, 167, 763–769.
  19. Shojaie, A. F. & Loghmani, M. H. (2010). La3+ and Zr4+ co-doped anatase nano TiO2 by sol-microwave method. Chemical Engineering Journal, 157, 263–269.
  20. Song, H., You, S., Chen, T. & Jia, X. (2015). Controlled preparation of TiO2 hollow microspheres constructed by crosslinked nanochains with high photocatalytic activity. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 26, 8442–8450.
  21. Song, S., Jun, B., Chen, G. & Jianjun, D. (2011). Photocatalytic degradation of gaseous o-xylene over M-TiO2 (M=Ag, Fe, Cu, Co) in different humidity levels under visible-light irradiation: activity and kinetic study. Rare Metals, 30, 147–152.
  22. Suzuki, A., Yamaguchi, H., Kageyama, H., Oaki, Y. & Imai, H. (2015). Microwave-assisted rapid synthesis of anatase TiO2 nanosized particles in an ionic liquid-water system. Journal of the Ceramic Society of Japan, 123(2), 79-82.
  23. Tian, F., Wu, Z., Chen, Q., Yan, Y., Cravotto, G. & Wu, Z. (2015). Microwave-induced crystallization of AC/TiO2 for improving theperformance of rhodamine B dye degradation. Applied Surface Science, 351, 104–112.
  24. Wang, M. C., Lin, H. J. & Yang, T. S. (2009). Characteristics and optical properties of iron ion (Fe3+)-doped titanium oxide thin films prepared by a sol–gel spin coating. Journal of Alloys and Compounds, 473, 394–400.
  25. Yalcın, Y., Kılıc, M. & Cınar, Z. (2010). Fe+3-doped TiO2: A combined experimental and computational approach to the evaluation of visible light activity. Applied Catalysis B: Environmental, 99, 469–477.
  26. Yu, K. P. & Lee G. W. M. (2007). Decomposition of gas-phase toluene by the combination of ozone and photocatalytic oxidation process (TiO2/UV, TiO2/UV/O3, and UV/O3). Applied Catalysis B: Environmental, 75, 29–38.
  27. Yu, X. & Shen, Z. (2011). Photocatalytic TiO2 films deposited on cenosphere particles by pulse magnetrón sputtering method. Vacuum, 85, 1026-1031.
  28. áºabová, H. & Církva, V. (2009). Microwave photocatalysis III. Transition metal ion-doped TiO2 thin films on mercury electrodeless discharge lamps: preparation, characterization and their effect on the photocatalytic degradation of mono-chloroacetic acid and Rhodamine B. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 84, 1624–1630.
  29. Zhang, Z., Wang, C. C., Zakaria, R. & Ying, J. Y. (1998). Role of particle size in nanocrystalline TiO2-based photocatalysts. Journal of Physical Chemistry B, 102, 10871-10878.