Evaluación de la actividad fotocatalítica de polvo de nanotubos de TiO2 anódico y nanopartículas de P-25

SCHWEIKOFSKI, PAOLA C.; DWOJAK, ANABELA N.; TRAID, HERNÁN D.; VERA, MARÍA L.; LITTER, MARTA I.

Posadas

Jornada; X Jornadas Científico Tecnológicas de la Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; 2023

Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales, UNaM

La eliminación de contaminantes por fotocatálisis heterogénea utilizando semiconductores como fotocatalizadores ha recibido gran atención debido a su capacidad para transformarlos hasta CO2, H2O y especies simples. El TiO2 es uno de los fotocatalizadores más utilizados. Generalmente se acepta que el material debe poseer alta área superficial, por lo cual se prefieren las nanoestructuras.El objetivo del presente trabajo es sintetizar polvo de nanotubos de TiO2 y evaluar comparativamente su actividad fotocatalítica con material nanoparticulado comercial, empleando como contaminante modelo una solución de cromo hexavalente (Cr(VI)) y ácido etilendiaminotetraacético (EDTA).La síntesis de nanotubos de TiO2 en polvo se realizó en dos etapas. Primero, se realizó la oxidación anódica de una placa de titanio grado 2, de 2 x 2 cm2, decapada químicamente con la solución HF:HNO3:H2O 1:4:5 durante 120 s. Como electrolito, se empleó una solución de etilenglicol, agua desmineralizada (3,5 % v/v) y NH4F (0,06 M), y se aplicó corriente continua a 80 V durante 1 h. Luego, se desprendieron los nanotubos por arrastre mecánico y se sometió el polvo a un tratamiento térmico a 450 ºC durante 2 h.La caracterización superficial y estructural de los nanotubos se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y se determinaron las dimensiones de los nanotubos empleando el programa ImageJ. Las fases cristalinas presentes se analizaron por difracción de rayos X (DRX).La actividad fotocatalítica se evaluó utilizando una solución conteniendo 4 × 10-4 M de K2Cr2O7 y 10-3 M de EDTA, ajustado a pH 2 con HClO4. Se utilizó un reactor para ensayos múltiples con recipientes ubicados sobre un multiagitador y como fuente de radiación UV, se utilizó una lámpara montada en una carcasa reflectora. Se evaluó comparativamente la actividad fotocatalítica del polvo de nanotubos con nanopartículas comerciales (Evonik P-25), dispersando 1 mg de cada polvo de TiO2 en 10 mL de la solución contaminante. También se realizó un experimento con la solución sin fotocatalizador, como control de fotólisis. Se tomaron muestras periódicas durante 5 h. Los cambios en la concentración de Cr(VI) se siguieron por espectrofotometría UV utilizando la técnica de la difenilcarbacida (DFC).Se sintetizaron polvos de nanotubos cristalinos en fase anatasa, de 111 nm de diámetro interno, 13 nm de espesor de pared y 30 μm de longitud. En todos los casos, la transformación de Cr(VI) en presencia de TiO2 fue mayor a la obtenida durante la reacción de fotólisis. Sin embargo, la actividad de los nanotubos resultó comparativamente menor que las nanopartículas comerciales de P-25 (30 nm de diámetro), lo cual se debe a la estructura polifásica (anatasa y rutilo) de este material. Para continuar la investigación se realizarán diferentes tratamientos térmicos a los nanotubos para evaluar la influencia de la relación anatasa/rutilo en su actividad fotocatalítica.