Resumen

Se sintetizó una serie de sólidos nanoestructurados, obtenidos por la intercalación de nanopartículas de TiO₂ y Fe-TiO₂ en los espacios interlaminares de un mineral de arcilla esmectítico. Los nuevos materiales se prepararon mediante la modificación simultánea de dos minerales naturales: una bentonita y una ilmenita. Los materiales obtenidos se caracterizaron por fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía infrarroja (IR), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM) y sortometría de nitrógeno. Los resultados del análisis químico (FRX) confirmaron claramente la incorporación de titanio y de hierro en los materiales sintetizados. Los análisis por DRX, SEM y sortometría de nitrógeno verificaron la modificación del mineral de arcilla por incorporación de especies de dióxido de titanio, demostrando la generación de estructuras mesoporosas delaminadas o exfoliadas con incremento en los valores de área superficial y porosidad controlada.

Introducción

El dióxido de titanio es un semiconductor con band-gap de 3,0 a 3,2 eV y se encuentra presente en la naturaleza en tres tipos de estructuras polimórficas comunes: anatasa, rutilo y broquita (1). Este material ha tenido gran importancia debido a sus numerosas aplicaciones entre las que se destacan sus usos como pigmento y como material fotosensible (2). El dióxido de titanio, en su forma predominante de anatasa, presenta excelentes propiedades catalíticas y fotocatalíticas para la degradación de contaminantes en el aire y medio acuoso, lo cual es muy atractivo para la solución de problemas ambientales. El interés por la utilización del TiO₂ como fotocatalizador radica en que permite alcanzar la degradación de una amplia variedad de contaminantes orgánicos bajo condiciones de reacción suaves, es bastante estable ante la corrosión química y fotoquímica, es de bajo costo y relativamente inerte (3, 4).

Sin embargo, aunque el dióxido de titanio es un material promisorio como fotocatalizador para la degradación de contaminantes orgánicos, para optimizar su desempeño catalítico es preciso modificar algunos aspectos fundamentales: 1) presenta baja eficiencia cuántica debido a la recombinación de pares electrón-hueco (5); 2) sólo es activo bajo radiación UV (λ < 390 nm) (6), la cual constituye menos del 5% de la energía solar que llega a la Tierra (3) e impide usar el enorme potencial de la fotocatálisis solar (5); y, 3) el proceso que se lleva a cabo para la reacción fotocatalítica, por lo general involucra la utilización de polvos de TiO₂ en suspensión acuosa, lo que dificulta la remoción de las partículas finas al final del proceso y lo hace más costoso (7, 8).

• Materias:Reacciones químicas Química inorgánica Materiales Arcilla
• Subjects:Chemical reactions Chemistry inorganic Materials Clay
• Palabras claves:Ilmenita, dióxido de titanio, Bentonita, Mineral de arcilla, Arcilla delaminada
• Keywords:Ilmenite, Titanium dioxide, Bentonite, Clay mineral, Delaminated clay