Modificación del TiO2 con metales de transición: Desarrollo de materiales para la desinfección fotocatalítica de agua

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dc.contributor.advisorGiraldo Duarte, Sonia Azucena
dc.contributor.advisorCenteno Hurtado, Aristóbulo
dc.contributor.authorCastro López, Camilo Andrés
dc.contributor.evaluatorRodríguez González, Vicente
dc.contributor.evaluatorRestrepo, Gloria
dc.contributor.evaluatorOrtiz López, Claudia Cristina
dc.contributor.evaluatorCombariza Montañez, Marianny Yajaira
dc.date.accessioned2022-04-01T05:16:46Z
dc.date.available2022-04-01T05:16:46Z
dc.date.created2010
dc.date.issued2010
dc.description.abstractPara incrementar la fotoactividad del TiO2 se ha propuesto la modificación del TiO2 con metales de transición. Los metales Fe y Ag fueron seleccionados en este trabajo para modificar el TiO2 lo que conduce a diferentes configuraciones de los materiales sintetizados. Los fotocatalizadores fueron caracterizados con técnicas como XRD, XPS y DRS. Las especies reactivas de oxígeno producidas bajo irradiación Vis fueron detectadas usando EPR. En particular, la modificación con Fe mostraron una ubicación intersticial de los átomos de Fe y un reemplazo de átomos de Ti debido a la similitud de los radios iónicos de los cationes Fe3+ y Ti4+. Por otra parte, se encontró la Ag localizada en la superficie como partículas parcialmente oxidadas. Ambos metales, Fe y Ag incrementaron considerablemente la absorción de luz Vis del TiO2. Sin embargo, el Fe no incrementó la fotoactividad bajo luz Vis mientras que la Ag sí. Se usaron diferentes reacciones de oxidación y sistemas de irradiación como Ultravioleta (UV), Vis, y ambos tipos de luz combinados en una cámara de irradiación solar, para determinar los mecanismos de fotoactivación y el papel de los metales en la fotoactividad. La degradación de fenol, reacción de oxidación mediada por radicales hidroxilo, evidenció la recombinación de par electrón-hueco promovida por la presencia de Fe en el TiO2 bajo irradiación UV. No obstante, se encontró que el Fe promueve la fotosensibilización del TiO2 bajo estricta iluminación combinada UV y Vis, lo que incrementa la fotoactividad en la degradación del colorante azo Orange II. Ésto sugiere un incremento en la aceptación de electrones por el TiO2 debida a la modificación con Fe. En contraste, la irradiación Vis promovió la formación de oxígeno singulete y radical hidroxilo en suspensiones de TiO2 modificado con Ag irradiado con luz Vis responsables del incremento en la fotoinactivación de E. coli.
dc.description.abstractenglishTransition metal modifications on TiO2 have been of research interest to achieve the increase in photoactivity of TiO2. Fe and Ag were chosen to modify the TiO2 using the hydrothermal synthesis leading to different configurations of the synthesized photocatalysts. Photocatalysts were characterized by means of XRD, XPS, DRS and EPR analyses. Fe modifications revealed an interstitial location of Fe atoms and a possible replacement of Ti atoms in the TiO2 matrix due to the similar ionic radii of both cationic species Fe3+ and Ti4+. On the other hand, Ag was found to be located on the TiO2 surface as metallic particles partially oxidized. Both metals, Fe and Ag, led to a remarkable increase of the light absorption capacity of visible light irradiation. However, Fe did not enhance the photoactivity under visible while Ag did significantly promote it. Several photooxidation reactions under different irradiation set-ups, such as, Ultraviolet (UV), Vis, and both combined using a solar light simulation system, were used to identify the mechanism of light activation and the role of the modifying metals in the photoactivity of the materials. Phenol degradation, as a hydroxyl radical mediated oxidation, evidenced the promotion of the recombination of the electron-hole pair in Fe-loaded TiO2 under UV irradiation. However, Fe promoted the photosensitization of the TiO2 under strict combination of both UV and Vis irradiation increasing its photoactivity towards the degradation of the azo dye Orange II. This suggests an increase in the electron caption capacity by the Fe embedded in the TiO2. In contrast, Vis irradiation promoted the formation of singlet oxygen and hydroxyl radical in Ag-TiO2 suspensions by injecting an e- to the conduction band of TiO2 due to the resonance of the Ag conduction band electrons with Vis light thus causing an efficient inactivation of E. coli in water.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000702404
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería Química
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/20.500.14071/9599
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado 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.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTiO2
dc.subjectDesinfección fotocatalítica
dc.subjectE. Coli
dc.subjectOxígeno singulete
dc.subjectRadical hidroxilo
dc.subjectFe
dc.subjectAg
dc.subject.keywordTiO2
dc.subject.keywordPhotocatalytic Disinfection
dc.subject.keywordE. Coli
dc.subject.keywordSinglet Oxygen
dc.subject.keywordHydroxyl Radical
dc.subject.keywordFe
dc.subject.keywordAg
dc.titleModificación del TiO2 con metales de transición: Desarrollo de materiales para la desinfección fotocatalítica de agua
dc.title.englishTransition metal modifications on TiO2: Development of materials for the photocatalytic disinfection of water
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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