Oxidación fotoelectrocatalítica de glicerol con luz visible usando nanotubos de TiO2 sensibilizados con cofe2o4-óxido de grafeno

Abstract

Electrodos basados en nanotubos de TiO2 modificados con CoFe2O4 y óxido de grafeno (FG) fueron obtenidos por síntesis hidrotérmica modificada y fueron comparados con aquellos obtenidos usando la técnica dip-coating (DC-TG). El efecto del aumento de la cantidad de óxido de grafeno (GO) en la fotoelectroactividad de los fotoánodos fue estudiado. Los fotoánodos de TiO2 (TNT) modificados con ferrita de cobalto (F) y óxido de grafeno (G) fueron preparados para mostrar el efecto sinérgico entre ambos modificadores. Las micrografías FESEM del fotoánodo FG mostraron la formación de nanotubos verticalmente orientados con granos y aglomeraciones sobre estos. Los resultados de XRD y espectroscopia Raman mostraron la presencia de anatasa, ferrita de cobalto, magnetita, maghemita y óxido de grafeno en el fotoánodo FG, mientras que la fase Fe2TiO5 fue observada en el fotoánodo DC-TG. El análisis de XPS evidenció el dopaje de los TNT con nitrógeno, carbono y flúor durante el proceso de anodización electroquímica y con hierro durante la modificación. Los resultados de DRS mostraron un desplazamiento de la absorción hacia la región visible en los TNT y los DC-TG, mientras que los fotoánodos FG presentaron absorciones en todo el intervalo visible. Un incremento en el transporte de electrones en el fotoánodo FG fue observado en un medio neutro de fosfato cuando se incorporó el GO. Las posiciones de las bandas de valencia y conducción estimadas electroquímicamente mostraron un alineamiento favorable para la inyección de electrones desde la ferrita de cobalto hacia los nanotubos de TiO2. La degradación fotoelectrocatalítica en una celda de tres electrodos empleando los fotoánodos FG y DC-TG alcanzó una conversión del 82% y 90% respectivamente, durante la oxidación fotoelectroquímica de glicerol bajo iluminación con luz visible en una hora.