Síntesis y caracterización de nuevos catalizadores a base de dióxido de titanio puro y dopado con niobio

Abstract

Nanotubos de TiO2 dopados con distintos porcentajes atómicos de niobio fueron sintetizados, caracterizados y aplicados. Estos materiales se prepararon combinando el proceso sol-gel con tratamiento hidrotérmico alcalino, produciendo un total de 3 catalizadores dopados (1, 5, 10 %Nb) y uno de referencia (0%Nb). Microscopia Electrónica de Barrido, Difracción de Rayos-X y Espectroscopia Raman fueron empleadas como técnicas de caracterización, además de obtener la respuesta espectral de los materiales mediante reflectancia difusa en el rango UV-Visible. Su actividad catalítica fue comprobada para posibles aplicaciones en procesos de desulfuración oxidativa (ODS), mediante reacciones de oxidación del colorante Rodamina B en presencia de H2O2, al igual que su desempeño foto-catalítico. La influencia del dopaje y las posibles especies reactivas de oxígeno producidas durante la interacción de los catalizadores con H2O2 o radiación UV fueron analizadas por Resonancia Paramagnética Electrónica. En el desarrollo de este trabajo se logró comprobar lo afirmado en la literatura [1], que nanotubos de TiO2, aún en su forma pura, presentan buena actividad catalítica en reacciones de oxidación de diversos substratos orgánicos en presencia de H2O2, produciendo radicales superóxido (O2-) en alta concentración, unidos a los sitios Ti4+ de la superficie. Por otro lado, la interacción con radiación UV está limitada por la alta tasa de recombinación del par electrón-hueco, debida a la baja cristalinidad de los materiales puros y dopados. Sin embargo, la respuesta espectral y la producción de especies reactivas de oxígeno (O.-, O2.-) y de titanio intersticial Ti3+ sobre los nanotubos pueden ser maximizadas por la substitución isomórfica de titanio por niobio (Nb5+).