Maestría en Ciencias Física · 2025

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FOTOCATALÍTICAS DE PELÍCULAS DE TIO2, DOPADAS CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE ESPECIES DE HIERRO, EN LA DEGRADACIÓN DE COLORANTES TIPO XANTENO.

Los colorantes son compuestos utilizados en diferentes industrias a nivel mundial, un porcentaje de este se elimina como cuerpos de aguas residuales directamente sobre un afluente hídrico, lo cual ocasiona un gran daño ecológico por el impacto que tienen sobre los organismos, incluidos los humanos. Para darle una posible solución a este problema, los Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs) han recibido cada vez más atención tanto en la investigación como en el desarrollo de tecnologías de tratamiento de estas aguas residuales, siendo la fotocatálisis heterogénea, la técnica que ha tenido un mayor interés frente a los procesos de degradación de materia orgánica. El dióxido de titanio (TiO2) es el semiconductor que más se ha empleado para la aplicación en la fotocatálisis heterogénea, además, junto con diferentes agentes dopantes se ha logrado obtener un efecto significativo en las tasas de degradación fotocatalítica de diferentes contaminantes orgánicos. En esta investigación se sintetizaron películas de dióxido de titanio (TiO2), dopados con especies de hierro, por la técnica de sol gel a través del método de recubrimiento por inmersión (Dip-Coating) en placas de vidrio (75×25×1 mm); Los precursores utilizados fueron isopropóxido de titanio (Ti[OCH(CH3)2]4), etanol (C2H5OH), ácido nítrico (HNO3) y agua (H2O) desionizada. Para eliminar los disolventes y el agua restantes, los recubrimientos se secaron a una temperatura de 250°C. Finalmente, las muestras se trataron térmicamente durante una hora a 450°C para obtener la estructura cristalina de la fase anatasa del TiO2. Como agente dopante se utilizaron distintas concentraciones de especies de Hierro (Fe3+) en el cual se implementó como precursor el nitrato férrico Fe(NO3)3. 11 El análisis de espectroscopia de energía dispersa (EED) confirmó la presencia de Ti, O e Fe en las muestras analizadas, además, de silicio relacionado con el soporte. Las micrografías obtenidas por microscopia electrónica de barrido (MEB) determinó la distribución de los átomos y la homogeneidad de las películas a medida que aumenta el número de capas. El análisis por difracción de rayos X (DRX) permitió determinar la presencia de cristales relacionados con la fase anatasa, aunque el material con una capa presentó una estructura amorfa debido a la baja concentración del fotocatalizador. A partir de los espectros de absorbancia UV-Vis de las películas fotocatalizadoras dopadas con especies de hierro, se estableció una disminución en la energía de banda prohibida de los materiales a medida que se aumentaba el número de capas. La actividad fotocatalítica de las películas sobre el colorante Rodamina B, es favorecida por la presencia de especies de Fe3+, asimismo la adición de H2O2 conllevó a que la heterounión TiO2/Fe3+ sea considerado como un sistema foto-Fenton heterogéneo. Por último, la fotosensibilización ocasionada por el mismo colorante permitió la migración de electrones desde el LUMO de esta molécula hacia la banda de conducción del semiconductor favoreciendo la degradación a partir de la formación de radicales ∙OH.