Preparación de películas delgadas a partir de soluciones de titanil sulfato para la degradación de cianuro y producción de hidrogeno

Abstract

Mediante tecnologías fotocatalíticas es posible degradar cianuro y además en simultáneo obtener la evolución de hidrógeno, gas empleado como combustible o reactivo en procesos químicos industriales. El TiO2 es empleado actividades fotocatalíticas. Sin embargo, su ancho de banda (band gap) entre 3 y 3.23 eV hace que requiera la aplicación de luz en un rango UV, por tanto, es importante realizar dopajes con metales de transición con el propósito de disminuir su band gap. En el presente trabajo se muestra la fabricación de películas delgadas por la técnica de spin coating utilizando licores de titanil sulfato (TiOSO4) los cuales fueron obtenidos mediante la molienda de alta energía del mineral ilmenita con ácido sulfúrico (H2SO4) a diferentes concentraciones (25%v/v, 50%v/v y 75%v/v). Los recubrimientos mediante un tratamiento térmico de 400 °C durante 4 horas bajo una atmósfera de aire. Los electrodos modificados fueron caracterizados por difracción de rayos X, espectroscopía UVvis y técnicas electroquímicas. La caracterización por difracción de rayos X mostró la presencia de diferentes fases cristalinas: TiO2, Fe2O3, FeTiO3 y Fe2TiO5, en función de la concentración de H2SO4 utilizada en el tratamiento. Los valores de la banda plana estimados para las películas de 10 capas fueron 0.401V, 0.515V y 0.521V para una concentración de 25%, 50% y 75% de H2SO4, respectivamente. La película delgada 25AS10 presentó una capacitancia de doble capa de 6.359 nF.cm2, un valor de banda plana de 0,401V. La evaluación fotoelectroquímica en tres electrodos mostró que el electrodo 25AS10 presentó una degradación de 23.42% por un tiempo de 45 minutos bajo un potencial de 1.15V. Por último, en una celda de dos electrodos se evaluó la producción hidrógeno y degradación de cianuro simultáneo, en donde se obtuvo un 6.05% de degradación y una producción de hidrógeno de 1104 ppm durante 45 minutos y potencial de 4.5V.