Síntesis y caracterización de catalizadores de TiO2 y de Pt/TiO2 SOL-GEL - Sánchez Mora, Enrique (Universidad Autónoma Metropolitana, 2000)
En el presente trabajo, se reporta el estudio realizado en los catalizadores de Ti02 y Pt/Ti02 utilizando dos precursores de platino: acetilacetonato de platino II y el ácido hexacloroplatínico preparados por el método sol-gel y de impregnación, respectivamente. La caracterización ele los catalizadores se realizó mediante Espectrofotometría de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia UV-Vis (Reflectancia Difusa), Difracción de Rayos-X y Adsorción de Nitrógeno (Área Específica). También se realizaron estudios de Actividad Catalítica mediante la reacción de deshidratación del isopropanol. Los resultados obtenidos mediante espectrofotometría FTIR mostraron que los catalizadores de Ti02 y Pt/Ti02 presentan una superficie altamente hidroxilada ocurriendo la deshidroxilación a medida que aumenta la temperatura de calcinación. Mediante los espectros de UV-Vis se determinó la Energía de banda prohibida (Eg) de los catalizadores de Ti02 y Pt/Ti02. Para las muestras de Ti02, los resultados mostraron que la Eg aumenta a medida que aumenta el pH de síntesis de los catalizadores, debiéndose a la hidroxilación a pH 9. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura de calcinación de los catalizadores a preparados a pH básico, se observa un corrimiento del borde de absorción hacia bajas energías, mientras que los catalizadores preparados a pH 3 el borde de absorción no cambia. En los catalizadores preparados a pH 3, el comportamiento se debe a la deshidroxilación de la superficie del catalizador así como la formación de vacancias de oxígeno, mientras que para los catalizadores preparados a pH básico y neutro, el corrimiento del borde de absorción se debe a la formación de vacancias debido a la desorción del oxígeno superficial. Los catalizadores de Pt/Ti02 preparados a partir del acetilacetonato de platino (11) presentaron una disminución de la energía de banda prohibida con respecto al Ti02 sin platino. Esto se debe a que se presenta una interacción entre el platino y el soporte formándose vacancias y electrones libres que son atrapadas por el platino. Este comportamiento también se presentó con los catalizadores preparados mediante el método de impregnación, por lo que se concluye que el fenómeno de atrapamiento de electrones libres se lleva a cabo tanto en el bulto corno en la superficie del catalizador. También se determinó que este efecto es más notable si se utiliza un precursor a partir de acetilacetonato de platino (11) como precursor metálico que cuando se utiliza ácido hexacloroplatínico . • Los resultados de difracción de rayos-X mostraron que las muestras frescas de Ti02, presentaron tres nanofases: rutilo (en mayor proporción), anatasa y bruquita, mientras que las muestras de Ptffi02 preparadas mediante acetilacetonato de platino presentaron las fases de rutilo, anatasa y platino. Sus estructuras cristalinas fueron obtenidas por difracción de rayos-x de polvos y refinadas mediante la técnica de Rietveld. Se determinó que el platino promueve la formación de la fase de rutilo, la cual podría ser debida a la presencia de Pt02, el cual tiene una estructura isomorfa de rutilo, como una fase intermedia, o la deshidroxilación cataliza la formación la anatasa por platino. Los cata!izadores sol-gel tienen tamaño del cristalito en el intervalo de nanocristales. Los resultados sobre la actividad catalítica mostraron que las muestras de Ptffi0 2 son más estables que las muestras de Ti02; además la velocidad de reacción es un orden de magnitud mayor que el Ti02 solo. También se observó un ligero aumento en la población de los sitios básicos en los catalizadores de Ptrri02. Por otro lado, se determinó que los catalizadores de Ptrri02 preparados mediante el método de impregnación, presentan una velocidad de reacción ligeramente mayor que los catalizadores preparados mediante el método sol-gel, aunque estas últimas son ligeramente más estables. Por último, no se observaron diferencias significativas de actividad catalítica entre los catalizadores de Ptffi02 preparados mediante acetilacetonato de platino y aquellos preparados mediante el ácido hexacloroplatínico.