Acoplamiento de la celda foto- electrocatalítica a procesos redox interfaciales en presencia de TiO2 dopado

Abstract

RESUMEN: El avance de tecnologías para la obtención de energía sustentable sugiere el estudio de sistemas enfocados a la degradación de contaminantes. En este sentido, catalizadores basados en TiO2, fueron sintetizadas por el método sol-gel y modificadas con In, Sm, B y Ce estudiar la transferencia de carga interfacial en presencia de una molécula orgánica. Para tal fin, difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), Fisisorción de nitrógeno, espectroscopía de reflectancia difusa (UVVis), espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopía foto-electrónica de rayos X (XPS), voltametría cíclica (VC), potencial a circuito abierto (OCP), cronoamperometría, voltametría lineal (VL) y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) fueron empleadas. La conversión de la celda foto-electroquímica (%IPCE) y la relación molécula orgánica / electrolito soporte / H2O, indican diferentes actividades en función del agente dopante. Por ejemplo, las muestras TiO2-Ce, presentan procesos de recombinación debido a que las especies Ce3+/Ce4+ interactúan en los límites del grano. Por otro lado, los iones de boro sustitucionales inducen efectos intersticiales confirmados por XPS disminuyendo los procesos de recombinación. Bajo este contexto, la constante cinética k, obtenida por fotocatálisis convencional indica mayor eficiencia al emplear la muestra TiO2-2B durante la reacción de decoloración en presencia de colorante Azo Negro reactivo 5 durante 30 min. Los perfiles i versus t obtenidos ponen en evidencia que la transferencia de carga está vinculada a la cantidad y dispersión de impurezas en TiO2. ABSTRACT: The advance of technologies to obtain sustainable energy suggests the study of systems focused on the degradation of pollutants. In this sense, catalysts based on TiO2, were synthesized by the sol-gel method and modified with In, Sm, B and Ce to study the interfacial charge transfer in the presence of an organic molecule. For this purpose, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), nitrogen fisisorción, diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis), infrared Fourier transform spectroscopy (FT-IR), photo-electronic spectroscopy X-ray (XPS), cyclic voltammetry (VC), open circuit potential (OCP), chronoamperometry, linear voltammetry (VL) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), were employed. The conversion of the photo-electrochemical cell (%IPCE) and the organic molecule / supporting electrolyte / H2O ratio indicate different activities vinculated on the doping agent. For example, TiO2-Ce samples have recombination processes because Ce3 + / Ce4 + species interact at grain boundaries. On the other hand, substitutional boron ions induce interstitial effects confirmed by XPS, decreasing recombination processes. Under this context, the k-kinetic constant obtained by conventional photocatalysis indicates greater efficiency using the TiO2-2B sample during the decolorization reaction in the presence of Reactive Black Azo dye for 30 min. The profiles i versus t obtained show that the charge transfer is linked to the quantity and dispersion of impurities in TiO2.