Propiedades fotocatalíticas de ZrO2 y Fe/Zr02 preparadas por la técnica sol-gel

Abstract

Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales

El estudio de la eficiencia fotocatalitica de los semiconductores y su relacion con las propiedades estructurales es un aspecto muy importante de la fotocatalisis heterogenea. El ZrO2 ha sido ensayado como fotocatalizador, aunque su eficiencia es menor que la del TiO2. Sin embargo, la modificacion del semiconductor con centros atrapadores puede aumentar la eficiencia fotocatalitica. En este trabajo se presentan estudios fotocataliticos bajo irradiacion ultravioleta con ZrO2 puro y circonia dopada con Fe. Se prepararon muestras de ZrO2 puro y contenido 0,5 a 20=520 \\| en peso de hierro por el metodo sol-gel, que fueron caracterizadas por DRS, XRD, SEM, S_SET y otras tecnicas. El agregado de hierro en la circonia produce una transicion de fase desde la monoclinica a la tetragonal. En contraste con los valores de band gap de la circonia generalmente informados (5 eV), los valores para las muestras estuvieron en el rango de 2.2 a 3.8 eV, determinados por DRS, dependiendo de las condiciones de preparacion y del contenido de hierro. La eficiencia fotocatalitica fue ensayada en la oxidacion de nitrito y EDTA y en la reduccion de Cr(VI) en ausencia y en presencia de EDTA. En casi todos los sistemas, la actividad de los oxidos de circonio puro o dopado fue menor que la de TiO2 (P-25). Sin embargo, la introduccion de hierro aumento la actividad de la circonia en la fotooxidacion de nitrito, con una eficiencia maxima a 5=520 \\|de Fe. A mayores contenidos de Fe la eficiencia disminuyo, pero siguio siendo mayor que la de la muestra sin dopar. La misma tendencia se observo en la oxidacion de EDTA y en la reduccion de Cr(VI). La reduccion de Cr(VI) fue fuertemente acelerada por la presencia de EDTA; todas las muestras de circonia fueron tan activas como el P-25, aunque la presencia de hierro afecto negativamente las velocidades iniciales. Se encontro que la actividad fotocatalitica depende de las propiedades estructurales, superficiales y opticas de las muestras, de las condiciones de preparacion y de la naturaleza de la reaccion fotocatalitica. En ningun caso se detecto fotodisolucion de Fe o Zr en las muestras despues de la reaccion y, debido al elevado tamaño de particula, los catalizadores de circonia podrian ser removidos facilmente por precipitacion rapida. Estas propiedades hacen a estos materiales promisorios para su aplicacion en fotocatalisis.