Fotodegradación de naranja de metilo inducida por TiO2 dopado con galio

FRANCO BERDINI; HERMAN HEFFNER; IGNACIO LÓPEZ CORRAL; MAXIMILIANO BRIGANTE

El Calafate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2023

Universidad Nacional de la Patagonia Austral

Introducción: Los problemas ambientales derivados a partir de la descarga indiscriminadade colorantes y otros contaminantes emergentes en efluentes acuosos representanuna seria amenaza en nuestra región. La mayoría de estos compuestos no sólo presentanuna elevada toxicidad, sino que además resultan solubles en agua y son resistentesa la degradación química y biológica. Por lo general, los métodosconvencionales de tratamiento de aguas sólo involucran la transformación físicade los contaminantes, sin producir su degradación. Es por ello que resultancada vez más atractivos métodos alternativos como los procesos de oxidaciónavanzada, a través del uso de semiconductores.1 El objetivo de estetrabajo fue estudiar la fotodegradación del colorante azoico naranja de metilo(MO) en presencia de nanopartículas (NPs) de dióxido de titanio (TiO2),prístinas y dopadas con Ga. Para ello se aplicaron métodos tanto experimentales comoteóricos, basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT), de modo de identificar aquellos factores que promueven los mecanismosde interacción y descomposición de dicho colorante sobre el materialsemiconductor.Resultados: Se sintetizaron NPs de TiO2 (100% anatasa) de 18 nm a travésde la hidrólisis y peptización del isopropoxido de Ti(IV) en medio ácido.2El nitrato de Ga(III) se usó como precursor del metal dopante, obteniéndose NPsde menor tamaño que en el caso del catalizador sin dopar. Asimismo seconstruyeron modelos bulk de anatasa para evaluar a nivel DFT el efectode la incorporación de Ga sobre las propiedades electrónicas. Los estudios defotodegradación se realizaron en una celda de vidrio termostatizada en donde lasuspensión de MO-TiO2 fue irradiada a través de 2 lámparas UVC de 18W cada una. Se evaluaron diferentes condiciones de pH, relación molar Ga/TiO2y concentración inicial de MO. La cantidad degradada se determinó de través deespectroscopia UV-Vis y el porcentaje de mineralización se calculó a través delanálisis de carbono orgánico total. Los resultados obtenidos mostraron que: a)el dopado con Ga introduce estados de impureza en la banda prohibida de laanatasa, lo cual permitiría aumentar su capacidad de absorción de luz; b) laadsorción de MO sobre el fotocatalizador sólo fue detectada a pH ácidos; y c)la velocidad de fotodegradación depende significativamente del pH (siendo 6 elvalor óptimo) y de la concentración inicial de MO. Por último, se obtuvo unacinética de primer orden y el porcentaje de mineralización resultó menor a 27%en todos los casos.Conclusiones: ElTiO2 dopado con Ga resultó ser un catalizador auspicioso en lafotodegradación de MO en agua. Sin embargo, el escaso porcentaje demineralización obtenido hasta el momento sugiere que aún es necesario realizarun mayor número de ensayos a fin de completar la optimización de los parámetroscríticos que influyen en la efectividad de los fotocatalizadores resultantes,en particular la cantidad de dopante.