SINTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE SÓLIDOS CO-MODIFICADOS DE TITANIA EMPLEADOS EN LA DEGRADACIÓN FOTOCATALÍTICA DE FENOL / Synthesis and Characterization of Co-Modified Titania Solids used in the Photocatalytic Degrdation of Phenol

Resumen

En el presente trabajo se empleó fenol como molécula sonda para evaluar la foto-actividad de anatasa (TiO2) reducida ydopada con hierro. El catalizador de hierro se preparó impregnando Fe(NO3)3 sobre la anatasa y calcinando el sólido a500°C, por su parte, el sólido reducido se obtuvo tratando el TiO2 con HNO3 y reduciendo este material bajo atmósferade H2 a 500°C. Los catalizadores co-modificados se prepararon por tres vías: 1) mezcla mecánica de los sólidos, 2)impregnando la sal de hierro sobre el sólido reducido y 3) reduciendo el sólido dopado con hierro. Los fotocatalizadoresse caracterizaron por FT-IR, espectroscopia Mössbauer, DRX y absorción UV-Vis del sólido dispersado en agua. Sedeterminó que el hierro no modifica la estructura cristalina del TiO2, aunque provoca un ligero corrimiento batocrómico.La degradación del fenol fue 1,8 veces mayor en comparación con la anatasa sin dopar. El tratamiento reductivo, por suparte provoca cambios positivos en la superficie de la anatasa, alcanzándose una fotoactividad 1,6 veces mayor que laTiO2 no modificada. En el caso de los materiales co-modificados, se encontró que la mezcla mecánica es el procedimientomás efectivo logrando triplicar la actividad del semiconductor de partida, sugiriendo un mecanismo de transferencia deelectrones entre semiconductores.

ABSTRACT

Phenol was used as probe molecule for the photo-activity evaluation of reduced and iron doped anatase (TiO2). The ironcatalyst was prepared by wet impregnation of anatase with Fe(NO3)3 and a subsequent calcination at 500°C. In other hand,reduced TiO2 was obtained by HNO3 pre-treatment and reduction under hydrogen flow at 500°C. Co-modified catalystswere synthetized by three procedures: 1) mechanical mixture of solids, 2) impregnation of the iron salt to the reduced TiO2and, 3) reducing the iron doped anatase. The photocatalysts were characterized by FT-IR, Mössbauer spectroscopy, XRDand UV-Vis absorption of aqueous dispersion. It was found that iron do not change crystalline structure of TiO2, althoughthe UV-Vis absorption showed a little batochromic shift. Phenol degradation was 1.8 times higher than pure anatase. Thereductive treatment, provoke certain chemical surface changes beneficial to the TiO2 activity, making TiO2 1.6 times moreactive. The co-modified solid synthesized by mechanical mixture reached an activity three-fold higher than the originalsemiconductor, being this co-modification method the most advantageous, suggesting also an electron transfer mechanismbetween semiconductors.Keywords: Reduced TiO2, Iron doping, Co-modification, Photocatalysis, Phenol.