Modificación superficial con Ag del TiO2 dopado con lantánidos en fotocatálisis heterogénea solar

Abstract

En esta investigación se describe principalmente el efecto que generan los lantánidos como dopantes en la Titania beneficiando sus propiedades texturales, estructurales, morfológicas y electrónicas, que en consecuencia mejoran su comportamiento fotocatalítico bajo irradiación solar. Ya sea en condiciones de polvos o películas delgadas estos materiales tienen una alta eficacia en la fotodegradación y mineralización de contaminantes en medio acuoso tales como algunos plaguicidas (diurón y metil paratión). Se encontró que aplicando el método de preparación de materiales sol-gel, el Ce como dopante a 0.1 y 0.3% en peso manifiesta las mejores propiedades fotocatalíticas, mientras que el Gd a 0.3% hace lo mismo aplicando el método de impregnación en la Titania-P25. Debido a lo anterior, se eligió el dopado con Ce para sintetizar películas delgadas de TiO2 sobre vidrios aplicando el proceso “spin coating”. La cantidad máxima de capas que se logró sobre el sustrato fue de dos; tanto con una capa y dos capas, las muestras dopadas con mayor contenido de Ce mostraron la más alta eficiencia tanto para la degradación de diurón y metil paratión en medio acuoso. Estas películas delgadas con Titania dopada tienen la finalidad de mejorar el proceso de separación del catalizador con el medio de reacción y facilitar el uso de este tipo de materiales por periodos prolongados, además de propiciar continuos ciclos de reuso y extender el proceso fotocatalítico en el futuro a una escala planta piloto o nivel industrial. Por otra parte, el dopado de Titania con Ag se estudió de igual forma comparando los mismos métodos de síntesis utilizados anteriormente. En ambos casos el dopaje a 0.3% de Ag fue el más activo, pero solo con el método de impregnación se disminuyó notablemente la Eg del semiconductor, lo cual condujo a este material a tener un mejor comportamiento tanto en la fotodegradación como en la mineralización del metil paratión. Ya determinadas las dosis óptimas de Ag y Ce como dopantes en la Titania, se analizó el comportamiento de la Ag en estado oxidado y reducido, y se estableció que el primero tiene un mejor desempeño, posteriormente se preparó un material que mostrara una interacción entre ellos. Desafortunadamente, la interacción Ag-Ce no fue favorable en la eficiencia ansiolítico y sedante y que la sappanchalcona 1 es la responsable de dicha actividad. fotocatalítica, por lo que se preparó y evaluó un material sintetizado por otro método (deposito-precipitación) para insertar la plata; ya con esto, la interacción mejoró, pero no superó la eficiencia de los materiales dopados con Ag y Ce de manera separada. Se describe que esta interacción podría mejorar la actividad fotocatalítica si la distancia de separación entre los iones aumenta, ya que, al estar en mayor contacto, ambos iones actúan como centros de recombinación de los pares electrón-hueco que reducen la eficiencia del proceso. Aquí se proponen alternativas en métodos de síntesis para que esta interacción mejore y se estudien a futuro.