Modificación con MG de concentrados de FeTiO3 para aplicaciones fotocatalíticas

Abstract

Arenas negras ricas en ilmenita de un depósito de Barbacoas (Nariño) se modificaron por molienda de alta energía-HEBM para obtener un fotocatalizador de bajo costo y alta disponibilidad para producción de hidrógeno. Los concentrados fueron obtenidos por concentración gravimétrica seguida de separación magnética en seco y electromagnética en húmedo. Las condiciones de HEBM que permiten alcanzar mayor disminución del tamaño de partícula se determinaron evaluando el efecto del tiempo (1-6h), velocidad (400 y 600 rpm) relación cuerpos moledores/polvo-BPR (50:1 y 100:1) y tamaño de cuerpos moledores (3, 4 y 4,8mm). Mayores BPR, velocidad y tamaño de esferas lograron un tamaño mínimo de 278nm en 2h. Para modificar los concentrados, Mg metálico y MgO fueron usados como precursores de magnesio añadidos durante HEBM en concentraciones 0,5; 1 y 3%p/p. Se observó una ligera reducción en la intensidad de picos DRX, que evidencia amorfización. No ocurrieron desplazamientos en los picos debido al dopaje, atribuido a la pequeña cantidad de Mg incorporada y la similitud de radios iónicos de Fe2+ y Mg2+. Se propuso un mecanismo de dopaje encontrando que la producción de hematita por sustitución es termodinámicamente factible. Los resultados DRX, espectroscopía Raman y SEM mostraron que el dopaje de FeTiO3 es más efectivo usando MgO como precursor, a pesar de que la reacción con Mg metálico es termodinámicamente más favorable, debido a que el MgO en polvo es más fácil de fracturar que limadura de Mg. Ni la morfología ni el comportamiento óptico (evaluados por SEM y UV-Vis DRS) cambiaron con HEBM y adición de Mg en la estructura. La producción de H2 bajo radiación UV mejoró con la incorporación de Mg, alcanzando una máxima producción con la muestra molida durante 2h con 1%p/p de MgO. Bajo luz visible, las muestras no presentaron actividad, debido a pérdidas energéticas por procesos térmicos.