Estudio de las propiedades fotocatalíticas de dióxido de titanio modificado con aniones fosfato (PO4 3-) y fluoruro (F-) en reacciones de oxidación y reducción de compuestos orgánicos - Castañeda Martínez, Claudia Patricia (Universidad Autónoma Metropolitana, 2016)
El presente trabajo de investigación describe la síntesis de materiales de dióxido de titanio modificados por fosfatación y fluoración in-situvía el método sol-gel. Los sólidos se prepararon variando el contenido de iones fosfato y fluoruro, obteniéndose muestras al 0.5, 1, 3 y 5% en peso, con el fin de determinar la influencia del porcentaje delanión sobre la actividad fotocatalítica.Inicialmente, los materiales se caracterizaron por diversas técnicas con el propósito de estudiar sus propiedades estructurales, texturales, ópticas, morfológicas. En este sentido, los sólidos se analizaron por espectroscopía de energía dispersiva de rayos X, reflectancia difusa, infrarroja y fotoelectrónica de rayos X, así como por difracción de rayos X, fisisorción de nitrógeno, análisis térmico y microscopía electrónica de barrido.La evaluación de la actividad fotocatalítica de los materiales fosfatados se realizó durante la degradación de los contaminantes clorofenólicos, 4-clorofenol y 2,4-diclorofenol bajo irradiación de luz ultravioleta. Los resultados mostraronque la fosfatación del TiO2con contenidos bajos del anión mejora de manera importante el comportamiento fotocatalítico del semiconductor. Por otra parte, se determinó que la velocidad de degradación de los contaminantes incrementa con el número de sustituyentes cloruro en el anillo aromático. Finalmente, se obtuvo una eficiencia alta en la fotodegradación de las moléculas orgánicas después de los experimentos de reciclaje del material fotocatalítico, indicando la estabilidad de los iones fosfato en el semiconductor.Con relación a los sólidos fluorados, laactividad fotocatalítica se determinó en la reducción de la molécula 4-nitrofenol en presencia de sulfito de sodio como agente de sacrificio. Las reacciones de reducción se realizaron empleando luz ultravioleta y se establecióque la modificación del semiconductor con un contenido de iones fluoruro bajo ejerce un efecto positivo en las propiedades fotocatalíticas del TiO2. Así mismo, los resultados del reciclaje fotocatalítico indicaron un grado aceptable de retención de la actividad en este tipo de reacciones.; The following doctoral thesis describes the synthesis of the samples of phosphated and fluorinated TiO2using the conventional sol-gel method. In this way, the solids were prepared with different content of phosphate and fluorine (0.5, 1, 3 and 5 wt%) and their photoactivity was evaluated in the degradation and reduction of some organic pollutants. In a first step, the materials were characterized by several technical and the structural, textural and optical properties were identified. Thus, the solids were analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy; diffuse reflectance, infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, nitrogen physisorption, thermal analysis and scanning microscopy. The photocatalytic behavior of the phosphated materials was studied in the degradation of 4-chlorophenol and 2,4-dichlorophenol under UV light irradiation. The results showed that the phosphatation of the TiO2with low anion content enhances the photoactivity of the semiconductor. Moreover, the degradation rate of the pollutants increases with the number of chloride substituents in the aromatic ring. Finally, an important efficiency in the recycling experiment was obtained indicating the stability of the phosphates ions in the surface of the semiconductor. Relative to fluorinated materials, their photoactivity was evaluated in the reduction of the 4-nitrophenol molecule in presence of sodium sulfite as a sacrifice agent. The reduction reactions were realized using UV light and the results evidenced that the modification of the TiO2semiconductor with low fluoride percentage favors a positive effect in the photocatalytic properties of the TiO2. Besides, the reuse experiment showed an acceptable grade of retention of the activity in this type of reactions.