Relación entre la estructura cristalina y actividad fotocatalítica de películas y membranas de TiO2.

CALVO M.; GIGENA J.; CANDAL R.J.; ALBABE BILMES S.

Rio Hondo, Argentina

Congreso; XIV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica.; 2005

Asociación Argentina de investigación en Fisicoquímica

La evidencia experimental acumulada hasta el momento indica que existe una dependencia entre la microestructura cristalina de las películas y membranas de TiO2 y la actividad fotocatalítica (y fotoelectroquímica) que presentan en fase acuosa. Sin embargo, hasta el momento hay pocos estudios sistemáticos que correlacionen ambas propiedades, y menos aun que relacionen la actividad de películas y membranas. El conocimiento actual sobre la síntesis de soles de TiO2 desarrollado en nuestro laboratorio nos permite preparar (por método Sol-Gel) películas y membranas de TiO2 con microestructura y contenidos de anatasa y rutilo variable. En este trabajo presentamos un estudio sistemático que permite correlacionar la actividad fotocatalítica y fotoelectrocatalítica de membranas y películas de TiO2 con su microestructura cristalina (tamaño de cristalita y contenido de anatasa y rutilo). Basados en la técnica de precipitación y peptización, se sintetizaron soles acuosos de TiO2 en medio ácido y básico. A partir de ellos se prepararon xerogeles (evaporación a 33% RH) y películas (spin-coating) de TiO2 sobre vidrio conductor (ITO). El contenido de anatasa o rutilo, como así también el área superficial y el tamaño de cristalita, se controló a través del contenido de ácido (o base) y la temperatura de tratamiento térmico. La estructura y morfología de las películas se determinaron por DRX, AFM y elipsometría. El comportamiento fotoelectroquímico se estudió por voltamperometría en electrolito soporte (KClO4 0,1 M, pH 3), bajo iluminación UV y en oscuridad. La actividad de las películas y las membranas se determinó a través de la degradación fotoelectrocatalítica o fotocatalítica, respectivamente, de ácido salicílico en electrolito soporte. Se determinó que la fotocorriente aumenta con el tamaño de cristalita y el contenido de rutilo. En lo que respecta a la degradación de salicílico, se observa que aumenta ligeramente con el tamaño de cristalita. Los máximos valores de degradación (en película) se obtienen en presencia de rutilo. Se observó una correlación estrecha entre la actividad fotoelectrocatalítica de las películas y las membranas, lo que indicaría que el efecto de la estructura es el mismo en ambos tipos de sistemas.