Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados con actividad fotocatalítica para la reducción de 4-nitrofenol y oxidación de arsénico en medio acuoso - May Ix, Luis Ángel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2023)
En el presente trabajo doctoral, se recopilan los resultados obtenidos de la investigación realizada en la fotorreducción de 4-nitrofenol (4-NF) y fotooxidación de arsenito (As(III)) a arseniato (As(V)). Se llevaron a cabo la síntesis de materiales de óxido de titanio (TiO2) dopados con etilendiamina, vía Sol-Gel asistida por microondas y materiales tipo hidrotalcita ZnAlFeMMO por el método de coprecipitación. Se caracterizaron estos materiales con el fin de estudiar sus propiedades estructurales, texturales, ópticas y morfológica, utilizando difracción de rayos-X (XRD), adsorción de N2, espectroscopía de reflectancia difusa (DRS), microscopía electrónica de alta resolución (HRTEM), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía de rayos X de energía dispersiva (EDS), Espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), fotoluminiscencia (FL), espectrometría de absorción atómica (AAS) y espectroscopía Raman. La evaluación fotocatalítica para los materiales de TiO2 dopados con etilendiamina (TiEN) se llevó a cabo bajo luz visible, siguiendo el cambio de la molécula de 4-NF. Los resultados mostraron que los fotocatalizadores TiEN (TiEN*0.5 y TiEN*1), exhiben una absorción significativamente mayor de luz visible y presentan mayor actividad fotocatalítica, destacándose el fotocatalizador TiEN*0.5, lo que puede ser atribuido a varios factores como la estructura de la fase anatasa pura, tamaño de cristalito pequeño (9.3 nm), área superficial específica alta (102 m2 g -1 ), tamaño de poro grande (8.7 nm), mayor grado de cristalinidad y una mejor respuesta óptica en comparación con el TiO2 sin dopar. Los materiales tipo hidrotalcita ZnAlFe-MMO fueron probados en la oxidación de As(III) a As(V) en luz UV-Vis durante 1 hora. Los resultados muestran que todos los materiales ZnAlFeMMO exhiben una mayor actividad fotocatalítica que P25. La mayor eficiencia de eliminación de As(III) (99.9%) se obtuvo con el material ZnAlFe-MMO preparado en ausencia de ácidos orgánicos, produciendo una concentración residual de As(III) de 4 μg L-1 . Las fotoactividades más altas coinciden con las capacidades de adsorción más altas de As(III).