CATALISIS 1 (2012) 89-101.
Sólidos co-modificados de TiO2 empleados en
la degradación de fenoles en un simulador solar
Co-modified TiO2 solids employed for
phenol degradation in a solar simulator
Keyla
Fuentes1, Paulino Betancourt1,*, Joaquín
Brito2.
1 Universidad Central de Venezuela. Facultad de
Ciencias. Escuela de Química. Centro de Catálisis, Petróleo y Petroquímica. Los
Chaguaramos. Caracas. AP. 40679. Venezuela.
Tel.: +58-212-6051649; Fax: +58-212-6051220.
E-mail: pbetanco@strix.ciens.ucv.ve.
2 Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas,
IVIC. Centro de Química. AP. 20632. Caracas, 1020-A. Venezuela.
RESUMEN
En este trabajo se
estudió la degradación de fenol empleando TiO2 (anatasa) reducida o dopada
con hierro. El catalizador con hierro se preparó impregnando Fe(NO3)3
en
la anatasa y calcinando este sólido a 500°C, mientras que el sólido reducido se
obtuvo impregnando el TiO2 con HNO3 y reduciendo este
material con H2 a 500°C. Además, se prepararon catalizadores co-modificados por tres vías: 1) realizando una mezcla
mecánica (MM) de los sólidos anteriores, 2) dopando con hierro el sólido reducido y 3) reduciendo el sólido
dopado con hierro. Los fotocatalizadores fueron caracterizados por FT-IR, DRX,
XPS, espectroscopia Mössbauer y absorción UV-Vis del sólido disperso en agua. Se
encontró que la asociación del hierro no modifica la estructura cristalina del
TiO2, aunque la absorción de la dispersión en UV-vis sufrió un
ligero corrimiento batocrómico y la degradación del fenol fue 1,8 veces mayor
en comparación a la anatasa sin dopar. El tratamiento reductivo, por su parte
provoca ciertos cambios positivos en la superficie de la anatasa, alcanzándose una fotoactividad
1,6 veces mayor que el TiO2 no modificado. En el caso de los
materiales co-modificados, se encontró que la mezcla mecánica es el
procedimiento más efectivo logrando triplicar la actividad del semiconductor de
partida, lo que sugiere un mecanismo de transferencia de electrones entre
semiconductores.
Palabras
clave: Fotocatálisis, titania modificada, reducción, hierro, degradación de
fenol
ABSTRACT
The phenol degradation using reduced or iron
doped TiO2 (anatase) was studied in the present work. The iron
catalyst was prepared by wet impregnation of
Fe(NO3)3
in anatase and subsequent calcination at 500°C, while the reduced TiO2
was achieved by wet impregnation of HNO3 and reduction under hydrogen
flow at 500°C.
Also, there were tested co-modified catalysts made by three means: 1) trough
mechanical mixture (MM) of preceding solids, 2) by doping with iron the reduced
TiO2 and 3) reducing the iron doped anatase. The photocatalysts were
characterized by FT-IR, XRD, XPS and UV-Vis absorption of water dispersions. It
was found that iron association do not change crystalline structure of TiO2,
although the UV-vis absorption showed a small batochromic shift of the water
dispersed solid and the phenol degradation was 1,8 times higher than that of undoped
anatase. The reductive treatment, on the other hand, causes certain chemical surface
changes beneficial to the TiO2 activity, making the reduced TiO2
1,6 times more active. The co-modified
solid made by mechanical mixture increased three fold the activity as compared
to the original semiconductor, this method being the optimal for the co-modification,
and suggesting also an electron transfer mechanism between semiconductors.
Key words: Photocatalysis,
modified titania, reduction, iron, phenol degradation
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