Efecto de la modificación superficial de ilmenita natural (FeTiO3) con heteropoliácidos en la remoción fotoactivada de arsénico

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dc.contributor.advisorPedraza Avella, Julio Andrés
dc.contributor.advisorCañas Martínez, Diana Marcela
dc.contributor.advisorVásquez Samperio, Juvencio
dc.contributor.authorCórdoba Miranda, Stefanny
dc.contributor.evaluatorViejo Abrante, Fernando
dc.contributor.evaluatorCórdoba Tuta, Elcy María
dc.date.accessioned2025-05-27T17:14:55Z
dc.date.available2025-05-27T17:14:55Z
dc.date.created2025-05-07
dc.date.issued2025-05-07
dc.description.abstractIlmenita natural (FeTiO3) fue modificada superficialmente con ácido fosfotúngstico “PTA” (H3PW12O40) con el objetivo de disminuir la tasa de recombinación de los pares electrón/hueco y potenciar su desempeño fotocatalítico en la oxidación de As(III) a As(V). La modificación se realizó mediante un proceso físico de impregnación húmeda variando la relación PTA/FeTiO3 adicionado (0,2, 0,3 y 0,4 g PTA/ g FeTiO3) y la relación volumétrica etanol:agua del medio de impregnación (R.V. 2:1, 1:1 y 1:2). El porcentaje de heteropoliácido impregnado en la superficie de la ilmenita fue medido indirectamente a través de la medición de W por espectroscopía de absorción atómica (AAS) y se observó una relación directamente proporcional entre la cantidad de PTA impregnado y el volumen de agua en el medio. Los materiales obtenidos fueron analizados mediante UV-Vis DRS para determinar su ancho de banda prohibida (Eg) y gráficas Mott-Schottky para calcular la densidad de portadores de carga y la posición del potencial de banda plana. La construcción del diagrama de bandas permitió observar que el Eg de los materiales aumentó en una proporción de 0,04 eV y que este cambio se debió principalmente al desplazamiento de la banda de valencia a valores más positivos de potencial debido a la impregnación con aniones fosfotúngstico. Experimentos de potencial de circuito abierto (OCP) en luz y oscuridad demostraron que los materiales son semiconductores tipo n y que, una vez detenida la iluminación, los materiales se mantienen reducidos. Así mismo, en las pruebas de fotocorriente realizadas se observó que los materiales modificados exhibieron un mayor flujo de electrones fotogenerados y que la estabilidad de estos e- se mantuvo en el tiempo. Las pruebas fotoelectroquímicas aplicadas mostraron que el PTA actúa como sitios de almacenamiento de electrones, lo que se vio reflejado en una disminución en la foto-respuesta de la ilmenita ante la incidencia de luz visible, así como una separación más eficiente de los pares electrón/hueco. Esta mejora electroquímica se manifiesta en el aumento de la eficiencia fotocatalítica de los materiales modificados en la foto-oxidación de As(III) a As(V), los cuales exhibieron una eficiencia de oxidación mayor al 58,3%. Finalmente, se estudió el mecanismo de oxidación y la función del PTA como aceptor de electrones, y su influencia en el aumento del poder oxidante de los materiales modificados.
dc.description.abstractenglishNatural ilmenite (FeTiO3) was superficially modified with phosphotungstic acid “PTA” (H3PW12O40) with the aim of reducing the recombination rate of electron/hole pairs and improving its photocatalytic performance in the oxidation of As(III) to As(V). The modification was carried out through a physical wet impregnation process, varying the amount of PTA added (0.2, 0.3, and 0.4 g PTA/g ilmenite) and the Ethanol:Water volumetric ratio of the impregnation medium (V.R. 2:1, 1:1, and 1:2). The percentage of heteropoly acid impregnated on the ilmenite surface was indirectly measured through W measurement by atomic absorption spectroscopy (AAS), and a direct proportional relationship was observed between the amount of PTA impregnated and the volume of water in the medium. The materials obtained were analyzed by UV-Vis DRS to determine their bandgap value, as well as Mott-Schottky plots to estimate the charge carrier density and the flat band potential. The construction of the band diagram showed that the Eg of the materials increased by approximately 0.04 eV, and this change was mainly due to the shift of the valence band to more positive potential values due to the impregnation with phosphotungstate anions. Open circuit potential (OCP) experiments in light and darkness demonstrated that the materials are n-type semiconductors and that, once the illumination is stopped, the materials remain in a reduced state. Similarly, in the photocurrent tests, it was observed that the modified materials exhibited a greater flow of photogenerated electrons, and that the stability of these electrons was maintained over time. The applied photoelectrochemical tests showed that PTA acts as electron storage sites, which was reflected in a decrease in the photo-response of ilmenite to the incidence of visible light and a more efficient separation of the electron/hole pairs. This electrochemical improvement is reflected in the increased photocatalytic efficiency of the modified materials in the photo-oxidation of As(III) to As(V), with an oxidation efficiency greater than 58.3%. Finally, the oxidation mechanism and the role of PTA as an electron acceptor were studied, along with its influence on enhancing the oxidizing power of the modified materials.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001848615
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0009-0001-0895-6651
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45694
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectIlmenita
dc.subjectHeteropoliácido
dc.subjectRecombinación
dc.subjectFotoelectroquímica
dc.subjectOxidación
dc.subject.keywordNatural ilmenite
dc.subject.keywordHeteropoly acid
dc.subject.keywordRecombination
dc.subject.keywordPhotoelectrochemistry
dc.subject.keywordOxidation
dc.titleEfecto de la modificación superficial de ilmenita natural (FeTiO3) con heteropoliácidos en la remoción fotoactivada de arsénico
dc.title.englishEffect of surface modification of natural ilmenite (FeTiO3) with heteropolyacids on the photoactivated removal of arsenic
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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