Oxidación fotocatalítica de cianuro con nanopartículas de óxido de titanio(IV) dopado con metales de transición sintetizadas por el método sol-gel

Abstract

Este trabajo constituye una investigación fundamental sobre la oxidación fotocatalítica de CN- con materiales basados en TiO2 capaces de ser activados con radiación VIS. En el primer capítulo se analiza la problemática de las aguas contaminadas con CN- y se presenta la fotocatálisis heterogénea como una solución alternativa. El segundo capítulo contiene un estudio fotoelectroquímico, usando electrodos de TiO2-pasta de carbono, encaminado al discernimiento de la ruta por la cual procede la oxidación fotocatalítica de CN- sobre TiO2. En ausencia de limitaciones de transferencia de masa, se encontró que ésta transcurre preferentemente a través de fotohuecos que vía radicales hidroxilo fotogenerados. El tercer capítulo describe la síntesis sol-gel de nanopartículas de TiO2-dopado con metales de transición (TiO2-M, M = Cr, Mo, Cu y V, al 0.1, 0.5, 1.0 y 5.0% m/m) capaces de absorber radiación VIS. Con base en la caracterización estructural y espectroscópica, se identificó la ocurrencia de procesos redox en los dopantes durante la preparación y el tratamiento térmico. Las propiedades optoelectrónicas de los materiales preparados se atribuyeron a la formación de centros de color. En el cuarto capítulo se correlacionan las características de adsorción de CN- y absorción de radiación VIS de los materiales TiO2-M 1.0% (M = Cr, Fe, Co y Cu) con su fotoactividad bajo radiación UV-VIS y VIS. El quinto capítulo está consagrado a la identificación de intermediarios y productos usando TiO2-M 0.5% (M = Mo y Cu). Se evidenció el efecto positivo del dopaje con metales de transición en la oxidación avanzada de CN-. En el sexto capítulo se comparan las eficiencias fotónicas de los fotocatalizadores más activos, TiO2-M 0.1% (M = Cr, Mo y Cu), y se analiza el efecto del depósito adicional de metales nobles (Pt y Au). En el séptimo capítulo se presentan las conclusiones generales del trabajo.