Estudio de la actividad fotocatalítica de óxidos de hierro y titanio

publicaciones

Q. Rosalina Lara Rico

RESUMEN
El presente trabajo de investigación se ha centrado en la preparación, caracterización y evaluación de los óxidos de hierro tipo goetita (α-FeOOH) y hematita (Fe2O3), así como de los compósitos a base de α-FeOOH-TiO2 y Fe2O3-TiO2 para su aplicación como materiales fotocatalíticos en procesos de desinfección contra ciertos microorganismos como la Escherichia coli, streptococcus faecalis, shigella dysenteriae, salmonella, entre otras.
La síntesis de los óxidos de hierro se realizó por medio del método de coprecipitación, seguido de un tratamiento térmico de 450 °C para el caso de hematita únicamente. La preparación de los compósitos se llevó a cabo mediante reacción in situ durante la síntesis de los óxidos de hierro o por activación mecánica en un molino planetario de alta energía, esto con el fin de comparar los efectos del tipo de síntesis sobre las propiedades finales de los compósitos. Se prepararon compósitos de α-FeOOH-TiO2 y Fe2O3-TiO2 donde se varió la relación estequiométrica de material; las relaciones estequiométricas para los compósitos fueron: (α-FeOOH/Fe2O3)/TiO2 1:1, 1:3 y 3:1, respectivamente. Posteriormente se realizó la caracterización estructural de los materiales mediante difracción de rayos X; espectroscopia UV-visible por reflectancia difusa y microscopia electrónica de barrido. Así mismo, se evaluó la actividad fotocatalítica de los compósitos mediante la desinfección de E. coli bajo irradiación UV o visible encontrando que el compósito α-FeOOH-TiO2 presenta mejor eficiencia de desinfección que el compósito Fe2O3-TiO2. Por último, se realizó la detección de las especies reactivas de oxígeno involucradas en el proceso fotocatalítico utilizando el compósito α-FeOOH-TiO2. Bajo irradiación UV se detectó el radical hidroxilo, superóxido y oxígeno singlete.

ABSTRACT
The present research work has focused on the preparation, characterization and evaluation of iron oxides type goetite (α-FeOOH) and hematite (Fe2O3) as photocatalytic materials in disinfection processes against certain microorganisms such as Escherichia coli, streptococcus faecalis, shigella dysenteries, salmonella, among others. The synthesis of the iron oxides was carried out by means of the coprecipitation method, followed by a thermal treatment of 450 °C for the case of hematite only. The preparation of the composites was carried out by in situ reaction during the synthesis of the iron oxides or by mechanical activation in a high energy planetary mill, this in order to compare the effects of the type of synthesis on the final properties of the composites. Compositions of α-FeOOH-TiO2 and Fe2O3-TiO2 were prepared where the stoichiometric ratio of material was varied; the stoichiometric ratios for the composites were: (α-FeOOH / Fe2O3) / TiO2 1:1, 1:3 and 3:1, respectively. Subsequently, the structural characterization of the materials was carried out by means of X-ray diffraction; UV-visible spectroscopy by diffuse reflectance and scanning electron microscopy. Likewise, the photocatalytic activity of the composites was evaluated by disinfecting E. coli under UV or visible irradiation, finding that the α-FeOOH-TiO2 composite presents better disinfection efficiency than the Fe2O3-TiO2 composite. Finally, the detection of the reactive oxygen species involved in the photocatalytic process was carried out using the α-FeOOH-TiO2 composite. The hydroxyl radical, superoxide and singlet oxygen were detected under UV irradiation.

Estudio de la actividad fotocatalítica de óxidos de hierro y titanio


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