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Síntesis y caracterización de bentonita modificada con especies de TiO2 y Fe-TiO2 obtenidas del mineral ilmenita
Se sintetizó una serie de sólidos nanoestructurados, obtenidos por la intercalación de nanopartículas de TiO2 y Fe-TiO2 en los espacios interlaminares de un mineral de arcilla esmectítico. Los nuevos materiales se prepararon mediante la modificación simultánea de dos minerales naturales: una bentonita y una ilmenita. Los materiales obtenidos se caracterizaron por fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía infrarroja (IR), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM) y sortometría de nitrógeno. Los resultados del análisis químico (FRX) confirmaron claramente la incorporación de titanio y de hierro en los materiales sintetizados. Los análisis por DRX, SEM y sortometría de nitrógeno verificaron la modificación del mineral de arcilla por incorporación de especies de dióxido de titanio, demostrando la generación de estructuras mesoporosas delaminadas o exfoliadas con incremento en los valores de área superficial y porosidad controlada.
Introducción
El dióxido de titanio es un semiconductor con band-gap de 3,0 a 3,2 eV y se encuentra presente en la naturaleza en tres tipos de estructuras polimórficas comunes: anatasa, rutilo y broquita (1). Este material ha tenido gran importancia debido a sus numerosas aplicaciones entre las que se destacan sus usos como pigmento y como material fotosensible (2). El dióxido de titanio, en su forma predominante de anatasa, presenta excelentes propiedades catalíticas y fotocatalíticas para la degradación de contaminantes en el aire y medio acuoso, lo cual es muy atractivo para la solución de problemas ambientales. El interés por la utilización del TiO2 como fotocatalizador radica en que permite alcanzar la degradación de una amplia variedad de contaminantes orgánicos bajo condiciones de reacción suaves, es bastante estable ante la corrosión química y fotoquímica, es de bajo costo y relativamente inerte (3, 4).
Sin embargo, aunque el dióxido de titanio es un material promisorio como fotocatalizador para la degradación de contaminantes orgánicos, para optimizar su desempeño catalítico es preciso modificar algunos aspectos fundamentales: 1) presenta baja eficiencia cuántica debido a la recombinación de pares electrón-hueco (5); 2) sólo es activo bajo radiación UV (λ < 390 nm) (6), la cual constituye menos del 5% de la energía solar que llega a la Tierra (3) e impide usar el enorme potencial de la fotocatálisis solar (5); y, 3) el proceso que se lleva a cabo para la reacción fotocatalítica, por lo general involucra la utilización de polvos de TiO2 en suspensión acuosa, lo que dificulta la remoción de las partículas finas al final del proceso y lo hace más costoso (7, 8).
Autores: Torres, Juan A.; Carriazo, José G.; Sanabria, Nancy R.
Idioma: Español
Editor: Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ciencias. Departamento de Química.
Año: 2013
Disponible con Suscripción Virtualpro
Artículos
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 701
Citaciones: Revista Colombiana de Química Vol. 42 No. 1
Este documento es un artículo preparado por Juan A. Torres, José G. Carriazo y Nancy R. Sanabria, quienes pertenecen al Departamento de Química, Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Grupo de investigación Estado Sólido y Catálisis Ambiental (Esca). Artículo publicado en la Revista Colombiana de Química (RCQ), la cual es una publicación científica arbitrada del Departamento de Química, Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Desde su lanzamiento en 1971 y hasta 1980, la Revista Colombiana de Química publicó un volumen por año y su periodicidad cambió a uno o dos volúmenes por año desde 1981 hasta 2006. A partir de 2007 y hasta la fecha publica tres volúmenes por año. Correo de contacto: rcolquim_fcbog@unal.edu.co.
En: Revista Colombiana de Química
Se sintetizó una serie de sólidos nanoestructurados, obtenidos por la intercalación de nanopartículas de TiO2 y Fe-TiO2 en los espacios interlaminares de un mineral de arcilla esmectítico. Los nuevos materiales se prepararon mediante la modificación simultánea de dos minerales naturales: una bentonita y una ilmenita. Los materiales obtenidos se caracterizaron por fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía infrarroja (IR), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM) y sortometría de nitrógeno. Los resultados del análisis químico (FRX) confirmaron claramente la incorporación de titanio y de hierro en los materiales sintetizados. Los análisis por DRX, SEM y sortometría de nitrógeno verificaron la modificación del mineral de arcilla por incorporación de especies de dióxido de titanio, demostrando la generación de estructuras mesoporosas delaminadas o exfoliadas con incremento en los valores de área superficial y porosidad controlada.
Introducción
El dióxido de titanio es un semiconductor con band-gap de 3,0 a 3,2 eV y se encuentra presente en la naturaleza en tres tipos de estructuras polimórficas comunes: anatasa, rutilo y broquita (1). Este material ha tenido gran importancia debido a sus numerosas aplicaciones entre las que se destacan sus usos como pigmento y como material fotosensible (2). El dióxido de titanio, en su forma predominante de anatasa, presenta excelentes propiedades catalíticas y fotocatalíticas para la degradación de contaminantes en el aire y medio acuoso, lo cual es muy atractivo para la solución de problemas ambientales. El interés por la utilización del TiO2 como fotocatalizador radica en que permite alcanzar la degradación de una amplia variedad de contaminantes orgánicos bajo condiciones de reacción suaves, es bastante estable ante la corrosión química y fotoquímica, es de bajo costo y relativamente inerte (3, 4).
Sin embargo, aunque el dióxido de titanio es un material promisorio como fotocatalizador para la degradación de contaminantes orgánicos, para optimizar su desempeño catalítico es preciso modificar algunos aspectos fundamentales: 1) presenta baja eficiencia cuántica debido a la recombinación de pares electrón-hueco (5); 2) sólo es activo bajo radiación UV (λ < 390 nm) (6), la cual constituye menos del 5% de la energía solar que llega a la Tierra (3) e impide usar el enorme potencial de la fotocatálisis solar (5); y, 3) el proceso que se lleva a cabo para la reacción fotocatalítica, por lo general involucra la utilización de polvos de TiO2 en suspensión acuosa, lo que dificulta la remoción de las partículas finas al final del proceso y lo hace más costoso (7, 8).
Descripción
Se sintetizó una serie de sólidos nanoestructurados, obtenidos por la intercalación de nanopartículas de TiO2 y Fe-TiO2 en los espacios interlaminares de un mineral de arcilla esmectítico. Los nuevos materiales se prepararon mediante la modificación simultánea de dos minerales naturales: una bentonita y una ilmenita. Los materiales obtenidos se caracterizaron por fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía infrarroja (IR), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM) y sortometría de nitrógeno. Los resultados del análisis químico (FRX) confirmaron claramente la incorporación de titanio y de hierro en los materiales sintetizados. Los análisis por DRX, SEM y sortometría de nitrógeno verificaron la modificación del mineral de arcilla por incorporación de especies de dióxido de titanio, demostrando la generación de estructuras mesoporosas delaminadas o exfoliadas con incremento en los valores de área superficial y porosidad controlada.
Introducción
El dióxido de titanio es un semiconductor con band-gap de 3,0 a 3,2 eV y se encuentra presente en la naturaleza en tres tipos de estructuras polimórficas comunes: anatasa, rutilo y broquita (1). Este material ha tenido gran importancia debido a sus numerosas aplicaciones entre las que se destacan sus usos como pigmento y como material fotosensible (2). El dióxido de titanio, en su forma predominante de anatasa, presenta excelentes propiedades catalíticas y fotocatalíticas para la degradación de contaminantes en el aire y medio acuoso, lo cual es muy atractivo para la solución de problemas ambientales. El interés por la utilización del TiO2 como fotocatalizador radica en que permite alcanzar la degradación de una amplia variedad de contaminantes orgánicos bajo condiciones de reacción suaves, es bastante estable ante la corrosión química y fotoquímica, es de bajo costo y relativamente inerte (3, 4).
Sin embargo, aunque el dióxido de titanio es un material promisorio como fotocatalizador para la degradación de contaminantes orgánicos, para optimizar su desempeño catalítico es preciso modificar algunos aspectos fundamentales: 1) presenta baja eficiencia cuántica debido a la recombinación de pares electrón-hueco (5); 2) sólo es activo bajo radiación UV (λ < 390 nm) (6), la cual constituye menos del 5% de la energía solar que llega a la Tierra (3) e impide usar el enorme potencial de la fotocatálisis solar (5); y, 3) el proceso que se lleva a cabo para la reacción fotocatalítica, por lo general involucra la utilización de polvos de TiO2 en suspensión acuosa, lo que dificulta la remoción de las partículas finas al final del proceso y lo hace más costoso (7, 8).