Desarrollo de catalizadores basados en materiales tipo perovskita (BaTiO3 y SrTiO3) para su aplicación en fotocatálisis

Abstract

RESUMEN: En el presente proyecto de investigación se desarrolló un estudio comparativo de diferentes materiales cerámicos con estructura tipo perovskita, además de su uso como fotocatalizadores con potencial aplicación en la remediación ambiental. Específicamente, se realizaron estudios sobre la preparación y evaluación de las propiedades fotocatalíticas de materiales basados en las fases de titanato de bario (BaTiO3) y titanato de estroncio (SrTiO3), para la degradación de colorantes comúnmente presentes en aguas residuales. Se evaluaron dos métodos de preparación de los fotocalizadores; la síntesis química a partir de un alcóxido y el método hidrotermal. La caracterización estructural y microestructural de los materiales se realizó por las técnicas de difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), adsorción volumétrica de N2, espectroscopía UV-Vis, análisis termogavimetrico (ATG) y análisis térmico diferencial (ATD). Las pruebas de evaluación fotocatalítica se realizaron en un reactor equipado con una fuente de radiación ultravioleta (UV) para la degradación de un colorante, la rodamina B. Los resultados obtenidos de la evaluación fotocatalítica con los catalizadores sintetizados por el método hidrotermal mostraron una degradación eficiente de la rodamina B hasta del ~80%. En particular, el fotocatalizador basado en el SrTiO3mostróuna degradación del colorante de ~80% en 240 min bajo luz UV, mientras que el BaTiO3 reportó ~20% en el mismo tiempo. Como una modificación adicional, se propuso la incorporación de plata en la síntesis de los catalizadores. El Ag-BaTiO3 y Ag-SrTiO3 mostraron eficiencias de degradación del ~80% en 3 h. ABSTRACT: In the present research project, we report a comparative study of different ceramic materials with perovskite structure, as well as their use as photocatalysts with potential application in environmental remediation. In particular, in this work the synthesis and characterization of barium titanate (BaTiO3) and strontium titanate (SrTiO3)was developed. Besides, the photocatalytic evaluation was analyzed on the dyes degradation commonly present in wastewater. The photocatalysts were evaluated for two preparation methods: chemical synthesis by means of an alkoxide and the hydrothermal method. The structural and microstructural characterization of the catalysts was carried out by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), volumetric adsorption of N2, UV-Vis spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA) and differential thermal analysis (DTA) techniques. The photocatalytic evaluation tests were performed in a reactor equipped with a source of ultraviolet (UV) radiation for the rhodamine B degradation. The results obtained from the photocatalytic evaluation with the catalysts synthesized by the hydrothermal method showed an efficient degradation of rhodamine B up to ~ 80%. The photocatalyst based on SrTiO3 showed a color degradation of ~80% in 2 h, while BaTiO3 reported ~ 20% in the same time. Regarding the additional chemical modification, the incorporation of silver in the synthesis of the catalysts was proposed. Ag-BaTiO3and Ag-SrTiO3showed degradation efficiencies of ~ 80% in 3 h.