CORRELACION ENTRE ESTADO DE OXIDACIÓN DEL CROMO Y FOTOCATÁLISIS EN TITANATO DE ESTRONCIO

FERNANDEZ ALEJANDRO; KIM MANUELA; OTAL EUGENIO; ISMAEL O. FÁBREGAS

Santa Fe

Congreso; XVI reunion de la asociación argentina de cristalografía; 2021

Uviversidad Nacional del LItoral

El titanato de estroncio (STO) es una perovskita cerámica a la cual es relativamente sencillo introducirle dopantes en su red cristalina (usualmente metales de transición, por su abundancia y bajo costo). Ello permite modular sus propiedades físicoquimicas (magnéticas, eléctricas, catalíticas, etc.). Esta característica da una gran ventaja por sobre el TiO2, en el cual la introducción de Cr induce la transformación de anatasa en rutilo, perdiendo las propiedades buscadas[1].El STO posee un posicionamiento y ancho de band gap ideal (BG = 3,2 eV)[2] para la descomposición fotocatalítica, pero posee una baja absorción de luz visible que limita su utilización a la región ultravioleta (UV) del espectro solar; esta última es solo una pequeña parte de la energía que llega a la superficie terrestre (4% en el UV vs. 41% en el rango de luz visible)[3].En este trabajo se sintetizaron muestras de STO puro y dopado con Cr (Cr:STO), las cuales fueron caracterizadas mediante espectroscopía de reflectancia difusa (DRS), actividad fotocatalítica (AFC), difracción (XRD) y absorción de rayos X (XANES).Todas las muestras presentaron la misma fase cristalina (grupo espacial Pm3m), sin impurezas.Las muestras de Cr:STO, mostraron una disminución del BG (corrimiento a 2,5 eV desde 3,2 eV), valor óptimo para la absorción eficiente de luz visible.Los datos de XANES permitieron establecer que el Cr se encuentra en un entorno octaédrico (Oh), reemplazando al Ti[4]. Todas las muestras presentaron estados de oxidación +3, excepto el STO:0.5% molar Cr (Cr0.5:STO)Ox, que presentó un estado estimado en alrededor de +4.Para confirmar este inusual estado +4, se analizó la estructura de los picos precedentes al borde de absorción K del Cr. Esta muestra presentó un pico a 5991,8 eV (asignado a Cr4+) y ausencia del pico a 5989,5 eV (asignado a Cr3+)[5]. La muestra (Cr6:STO)Ox presentó, adicionalmente al Cr3+, una señal a 5993,4 eV, asignado a Cr6+ o un entorno Oh distorsionado[5]. El pico desapareció después de un tratamiento reductor. La AFC demostró que todas las muestras con sustitución de Cr presentaron una disminución de la actividad fotocatalítica, a pesar del exitoso corrimiento del BG.Como conclusión, todas las muestras presentaron introducción del Cr en la red cristalina del STO y este siempre se alojó en un entorno Oh, reemplazando al Ti. Se comprobó que sin importar el estado de oxidación del Cr, éste disminuye la actividad fotocatalítica.