Nanotubos de TiO2 co-dopados con nitrógeno y boro (n, b /NT-TiO2/Ti) para la oxidación fotoelectroquímica de acetaminofen con luz visible

Abstract

Fotoánodos de TiO2 co-dopados con nitrógeno y boro N, B/NT-TiO2/Ti, monodopados con nitrógeno N/NT-TiO2/Ti, mono-dopados con boro B/NT-TiO2/Ti y sin dopar NT-TiO2/Ti se obtuvieron por anodización electroquímica en solución electrolítica de etilenglicol, NH4F (1% p/p) y agua (10% p/p) y empleando urea (CO(NH)) y ácido bórico (H3BO3) como precursores dopantes. Los nanotubos obtenidos por anodización electroquímica fueron sometidos a tratamiento térmico a 400°C por dos horas. La caracterización morfológica y físicoquímica de los fotoánodos se realizó por SEM, DRX, Raman, XPS y DRS. Sus propiedades fotoelectroquímicas fueron estudiadas mediante mediciones de potencial a circuito abierto (OCP), voltamperometría lineal (LSV), cronoamperometrias e impedancia electroquímica. Mientras que sus propiedades semiconductoras se evaluaron a través de mediciones Mott-Schottky. Finalmente, el efecto sinérgico entre el de nitrógeno y boro en los fotoánodos co-dopados en sus propiedades fotoelectroquímicas y actividad durante la oxidación fotoelectrocatalítica de acetaminofén, usando luz visible. Los fotoánodos fueron empleados en una celda fotoelectrocatalítica de doble compartimiento, se usó como cátodo una lámina de titanio (99,98% de pureza). Los electrodos fueron conectados a una fuente de poder DC que operó a 0,5 V sobre un área expuesta de 1,7cm2. La radiación incidente fue suministrada por una lámpara de halogenuro metálico (Philips MHN-TD, 150W). La solución electrolítica contenía 20 mg/L de acetaminofén y 0,1 M de Na2SO4 (electrolito soporte) a pH 6,5. La oxidación fotoelectroquímica de acetaminofén se monitoreó por Cromatografía Liquida de Alta Eficiencia (HPLC) durante 3 horas de reacción. Las propiedades fotoelectroquímicas y evaluación de los fotoánodos preparados comprobó que existe una sinergía entre el nitrógeno y boro en el fotoánodo N, B/NT-TiO2/Ti; que evidenció una mejora significativa en la densidad de corriente, la fotorespuesta bajo luz visible y la mejor actividad fotoelectroquímica durante la oxidación de acetaminofén (76% de oxidación) en comparación a los fotoánodos mono-dopados N/NT-TiO2/Ti, B/NT-TiO2/Ti y NT-TiO2/Ti.