Sol-gel synthesis of titanium dioxide for the photodegradation process

Síntesis sol-gel de dióxido de titanio para el proceso de fotodegradación

Para este trabajo se sintetizaron materiales nanoestructurados de dióxido de titanio por el método Sol-Gel, a baja temperatura. El pH de gelación se fijó en 3 (TiO₂-a) y 9 (TiO₂-b), se calcinaron a 500 °C, con el fin de estudiar la influencia del pH en las propiedades electrónicas, ópticas y estructurales en el proceso de foto degradación.

Los resultados indican que los semiconductores poseen tamaños de partículas entre 7 y 10 nm. Las áreas superficiales específicas de los materiales, determinadas por el método BET, son: 80 m²/g TiO₂-a y 61 m²/g TiO₂-b, muy superiores a la obtenida con la titania Degussa P25 (50 m²/g). La espectroscopia UV-vis de reflectancia difusa se utilizó para determinar la distancia energética entre bandas(E_gp) de los materiales, teniendo el siguiente orden: E_gp (TiO₂-a) <, E_gp (TiO₂-b) <, E_gp (Degusa P25). Los DRX sugieren que los materiales son principalmente fase anatasa. La imagen de TEM muestra que el TiO2-a presenta un menor tamaño de partículas (5 nm) en comparación con el otro semiconductor. 

La actividad fotocatalítica se probó en la degradación de 4-nitrofenol (4NP). La mineralización del contaminante hasta el 98% (TOC), se obtuvo con la muestra de TiO₂-a, exhibiendo la más alta fotoactividad.

INTRODUCCIÓN

El agua es un compuesto esencial para el ser humano. Sin embargo, factores como los procesos industriales, las actividades rurales y urbanas son fuentes continuas de contaminación del recurso hídrico, haciendo que se supere la capacidad de autolimpieza, y, como consecuencia, disminuye su calidad y altera los ecosistemas [1].

En Colombia existe un desarrollo importante en técnicas que permiten el tratamiento de agua residual, capaz de cumplir con la legislación actual sobre calidad del agua, no obstante, las tecnologías convencionales no son capaces de eliminar eficientemente un grupo de contaminantes, denominados contaminantes orgánicos emergentes, que se consideran de importancia por su carácter tóxico, carcinogénico, mutagénico, y su escasa o nula biodegradabilidad [2].

Dentro de las alternativas actualmente exploradas para remediación de aguas contaminadas, se encuentran los Procesos Avanzados de Oxidación (POAs). Los POAs hacen parte de una familia de tecnologías que utilizan la elevada capacidad oxidante del radical hidroxilo (*OH), para la eliminación de contaminantes. Las más estudiadas utilizan combinaciones de ozono, peróxido de hidrógeno, radiación ultravioleta y fotocatálisis heterogénea [3].