Síntesis de nanotubos de dióxido de titanio modificados con óxidos metálicos para su uso como fotocatalizadores

Nevárez Martínez, María Cristina

2017-05-10

T-IQ/1086/CD 7793
Nevárez Martínez, M. C. (2017). Síntesis de nanotubos de dióxido de titanio modificados con óxidos metálicos para su uso como fotocatalizadores. 136 hojas. Quito : EPN.

Descargar documento

Espinoza Montero, Patricio Javier, director

Se sintetizaron electroquímicamente nanotubos (NTs) de TiO2 modificados con óxidos metálicos, V2O5 y MnO2, mediante anodización de aleaciones de Ti-V y Ti-Mn en presencia de un electrolito compuesto por etilenglicol, agua y NH4F para aplicarse en la degradación fotocatalítica de tolueno (200 ppmv) en fase gaseosa y en presencia de luz visible (LEDs, λmáx = 465 nm). Se evaluó el efecto del potencial aplicado (30 - 50 V), el contenido del metal modificador en la aleación (5 - 15 %) y el contenido volumétrico de agua en el electrolito (2 - 10 %) en la morfología y fotoactividad de las nanoestructuras. La morfología de las muestras de TiO2-V2O5 varió entre tipo esponja y nanotubular con dimensiones entre 61 - 103 nm de diámetro y 0,8 - 1,0 μm de longitud; mientras que las muestras de TiO2-MnO2 consistieron en NTs auto-ordenados con 76 - 118 nm de diámetro y 1,0 - 3,4 μm de longitud. Todas las nanoestructuras fueron activas en la fotodegradación de tolueno; la mayor remoción, con los fotocatalizadores de TiO2-V2O5 fue del 35 % al cabo de 60 min de irradiación y en presencia de los NTs de TiO2-MnO2 la mayor degradación fue del 43 %. La fotoactividad se atribuyó a la presencia de las especies de V2O5 y MnO2 respectivamente.

Metallic oxide modified TiO2 nanotubes (NTs) were electrochemically synthesized via one-step anodization of Ti-V and Ti-Mn alloys in an ethylene glycol-based fluoride-containing electrolyte. The effect of the applied potential (30 - 50 V), modifier metal in the alloy (5 - 15 wt.%) and water content in the electrolyte (2 - 10 vol.%) in the morphology and photoactivity of the samples was systematically studied. The photoactivity was evaluated in the degradation of toluene (200 ppmv) under visible light irradiation (LEDs, λmáx = 465 nm). The morphology of TiO2-V2O5 samples ranged from sponge-like to nanotubular with diameter of 61 - 103 nm and 0,8 - 1,0 μm of length while NTs of TiO2-MnO2 were self-organized with diameter of 76 - 118 nm and 1,0 - 3,4 μm of length. All the nanostructures were photoactive towards toluene degradation. The highest removal, reported for TiO2-V2O5 photocatalysts, was 35 %, after 60 min of irradiation, and it corresponded to 43 % in the presence of TiO2-MnO2 NTs. The visible light-driven photoactivity was attributed to the presence of V2O5 and MnO2 species, respectively.

ELECTROSÍNTESIS; FOTOCATÁLISIS;