Síntesis y caracterización de Al2O3 modificado con impurezas de Ce4+/Ce3+ aplicado en la fotodegradación de contaminantes fenólicos usando luz UV Público Deposited
En el presente trabajo de investigación se presenta la síntesis y caracterización de Al2O3 modificado con cerio aplicado a la mineralización de contaminantes fenólicos, por medio de la fotocatálisis heterogénea, usando como fuente de energía una lámpara UV que emite a 254 nm. Los materiales Al2O3 dopados con Ce4+/Ce3+ (con contenidos de cerio de 0.5, 1.0, 3.0 y 5.0 % en masa) fueron sintetizados por el método sol-gel. Se realizó la caracterización de los materiales por análisis termogravimétrico, calorimetría diferencial de barrido, difracción de rayos X, adsorción-desorción de N2, espectroscopía de reflectancia difusa UVVis, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X y espectroscopía de energía dispersiva de rayos X. También, se realizaron algunas pruebas electroquímicas para complementar la caracterización de los materiales y en base a los resultados se realizó la propuesta del mecanismo de reacción del proceso fotocatalítico involucrado. Los materiales fueron aplicados en la fotodegradación de fenol usando luz UV. El fotocatalizador que contiene cerio al 1.0 % (etiquetado como AC1) fue el más activo comparado con las otras muestras sintetizadas. Este catalizador fue seleccionado para degradar otros derivados fenólicos como 4-clorofenol, p-cresol y 4-nitrofenol. Los materiales sintetizados por el método sol-gel mostraron mejor actividad que TiO2-P25 Degussa. Las reacciones de fotodegradación fueron seguidas por espectroscopía UV-Vis y carbono orgánico total. Se propone un mecanismo de reacción que involucra la sensibilización de la molécula orgánica sobre la superficie de Al2O3:Ce4+/Ce3+
In the present work, the synthesis and characterization of Al2O3 modified with cerium are presented, the materials were applied to the mineralization of phenolic pollutants through the heterogeneous photocatalysis, using as a source of ligth a Hg mercury lamp that emits at 254 nm. The Al2O3 materials doped with Ce4+/Ce3+ (with cerium contents of 0.5, 1.0, 3.0 and 5.0 wt. %) were synthesized by the sol-gel method. The materials were characterized by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, X-ray diffraction, N2 adsorption-desorption, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray dispersive energy spectroscopy. Also, some electrochemical tests were carried out to complement the materials characterization, and the proposal of the reaction mechanism was made. The materials were applied in the phenol photodegradation using UV light. The photocatalyst containing cerium 1.0 wt. % (labeled as AC1) was the most foto-active compared to the other synthesized samples. This catalyst was selected to degrade other phenolic derivatives such as 4-chlorophenol, p-cresol and 4-nitrophenol. The materials synthesized by the sol-gel method showed better foto-activity than TiO2-P25 Degussa. The photodegradation reactions were followed by UV-Vis spectroscopy and total organic carbon (TOC). It was proposed a reaction mechanism that involves the sensitization of the organic molecule on the Al2O3: Ce4+/Ce3+ surface
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