Evaluación de las propiedades de materiales compuestos a base de TiO2, Al2O3 y GnPs para su aplicación como fotocatalizadores

Abstract

Con el propósito de formar parte de la labor en la que se encuentra la ciencia, de desarrollar nuevas tecnologías a favor del medio ambiente para combatir el incremento de la contaminación, en el presente trabajo, se sintetizaron nuevos materiales compuestos por el método sol-gel, a base de TiO2, Al2O3 y nanoplaquetas de grafeno (GnPs), para el estudio de sus propiedades y evaluación en la degradación de un contaminante orgánico. El óxido mixto, TiO2-Al2O3 es un material compuesto altamente reportado con éxito como fotocatalizador de contaminantes (colorantes, pesticidas y/o fármacos) en medio acuoso. El éxito del material TiO2-Al2O3 se debe a la propiedad semiconductora del TiO2 que se ve favorecida por la superficie específica que le aporta el Al2O3, mejorando de esta forma la eficiencia del material; sin embargo, este tipo de materiales aún presentan problemas de recombinación. Se conoce que la mayoría de los materiales de carbono son conductores, por lo que su presencia en materiales compuestos retarda la recombinación y mejoran el flujo de electrones (e-) durante la actividad fotocatalítica. Dicho lo anterior, se realizó el estudio de un material ternario TiO2-Al2O3-GnPs, con concentraciones de GnPs menores al 1 % en peso, el cual fue sintetizado por el método sol-gel modificado, esto desde una perspectiva amigable con el medio ambiente. Los materiales fueron caracterizados por Difracción de Rayos X (DRX), Fisisorción de Nitrógeno, Espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Vis), Análisis Termogravimétrico (TGA-DTG), Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier por Reflectancia Total Atenuada (FTIR-ATR), Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X (XPS), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Posterior a ello, se evalúo la actividad fotocatalítica del material para la degradación del diuron en irradiación de luz UV por 240 min. La reacción fotocatalítica fue monitoreada por espectroscopía ultravioleta-visible y Carbono Orgánico Total (COT). La presencia de las GnPs reduce la energía necesaria para la transferencia de electrones entre bandas, por lo tanto, mejoró la conversión fotocatalítica, redujo la vida media y aumentó la eficiencia del material en la degradación del diuron.