DSpace Repository

Síntesis de nanopartículas inorgánicas con aplicaciones en fotocatálisis

Show simple item record

dc.contributor.author Albiter Escobar, Elim
dc.date.accessioned 2018-05-04T15:42:51Z
dc.date.available 2018-05-04T15:42:51Z
dc.date.created 2013-05-08
dc.date.issued 2018-05-03
dc.identifier.citation Albiter Escobar, Elim. (2013). Síntesis de nanopartículas inorgánicas con aplicaciones en fotocatálisis (Doctorado en Ciencias en Ingeniería Química). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/24683
dc.description Tesis (Doctorado en Ciencias en Ingeniería Química), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, ESIQIE, 2013, 1 archivo PDF, (121 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: En el presente trabajo se sintetizaron compositos de nanopartículas de SiO2 modificadas con colorantes orgánicos de tipo catiónico (compositos Colorante/SiO2) y compositos constituidos por de nanopartículas de plata soportados en un óxido de titanio comercial (P25, compositos Ag/TiO2). Para la síntesis de los compositos colorante/SiO2 se utilizó el método de Stüber modificado. Esta modificación incluyó el uso de ultrasonido durante la formación de los materiales o la aplicación del método hidrotérmico. Para la incorporación del colorante en las nanopartículas de SiO2 se empleó la técnica de impregnación incipiente (IM) y además se propuso una síntesis conjunta (SC), donde el colorante se incorpora a la matriz de SiO2 desde su formación. Los colorantes usados fueron el azul de metileno (AM), rojo neutral (RN), azul toluidina (AT) y la safranina O (SF) Los materiales preparados por SC, tanto por el método hidrotérmico como con la aplicación de ultrasonido, mostraron una estabilidad mayor que los preparados por IM. La incorporación del colorante durante la formación de la matriz no modificó de manera importante la morfología y tamaño final de las nanopartículas de SiO2; sin embargo favoreció la formación de dímeros y agregados superiores del colorante. El método SC sólo funcionó con colorantes de tipo catiónico, confirmándose la interacción entre el colorante y la superficie del SiO2. Todos los materiales fueron activos en la producción fotosensibilizada de 1O2, siendo el mejor el composito SF/SiO2 debido a una mejor dispersión del colorante en el SiO2 y, por consiguiente, a la formación de una cantidad menor de agregados, que favorecen los procesos de autodesactivación de las especies excitadas de la SF. Se determinó que la cinética de la oxidación de los sustratos orgánicos usados fue independiente del medio (homogéneo o heterogéneo) en que se produce el 1O2. Los compositos Ag/TiO2 se obtuvieron mediante dos rutas. En la primera, denominada ruta fotoquímica, las nanopartículas de Ag se formaron mediante una técnica fotoasistida usando benzofenona como sensibilizador o agente reductor y polivinilpirrolidona (PVP) como agente estabilizante. Una vez obtenidas las partículas coloidales se depositaron por impregnación en el TiO2 P25. En la segunda, denominada ruta fotocatalítica, las nanopartículas de Ag se formaron y depositaron directamente sobre la superficie del semiconductor. Este caso no se usó un fotosensibilizador ya que los electrones fotogenerados en el TiO2 reducen los iones Ag+ proporcionados por precursores de Ag de tipo inorgánico y orgánico como el AgNO3, AgClO4 y acetilacetonato de plata. Todos los compositos Ag/TiO2 presentaron una fuerte absorción de luz en la región visible (400-550 nm) derivado de la presencia de una resonancia del plasmón de superficie (RPS). La mejor técnica de preparación fue la ruta fotocatalítica debido a que los materiales obtenidos presentaron las mejores propiedades electrónicas, como lo evidenció la técnica de conductividad de microondas resuelta en el tiempo (TRMC), y a que se logró una mejor interacción entre las nanopartículas de Ag y la superficie del TiO2, observada por los análisis de espectroscopia de fotoelectrones generados por rayos-X (XPS) y las imágenes de microscopia electrónica de transmisión (MET). Los materiales obtenidos se evaluaron en la degradación fotocatalítica de la rodamina B (RhB) bajo distintas condiciones de reacción. Los compositos Ag/TiO2 fueron más activos que el TiO2 comercial al irradiarlos con una mezcla de luz UV+Vis; sin embargo cuando se utiliza únicamente luz UV presentaron un desempeño similar. Esta diferencia se atribuyó a la presencia del RPS, que puede producir pares electrón-hueco que se transfieren hacia el semiconductor. Finalmente se encontró que la carga óptima de catalizador oscila entre 0.1 y 0.3 g/L. ABSTRACT: In the present work, SiO2 nanoparticle composites modified with cationic organic dyes (Dye / SiO2 composites) and composites composed of silver nanoparticles supported on a commercial titanium oxide (P25, Ag / TiO2 composites) were synthesized. For the synthesis of dye / SiO2 composites the modified Stüber method was used. This modification included the use of ultrasound during the formation of the materials or the application of the hydrothermal method. For the incorporation of the dye in the SiO2 nanoparticles, the incipient impregnation (IM) technique was used and a joint synthesis (SC) was also proposed, where the dye is incorporated into the SiO2 matrix from its formation. The dyes used were methylene blue (AM), neutral red (RN), toluidine blue (AT) and safranin O (SF) The materials prepared by SC, both by the hydrothermal method and with the application of ultrasound, showed greater stability than those prepared by IM. The incorporation of the dye during the formation of the matrix did not significantly modify the morphology and final size of the SiO2 nanoparticles; however, it favored the formation of dimer and higher aggregates of the dye. The SC method only worked with cationic dyes, confirming the interaction between the dye and the SiO2 surface. All the materials were active in the photosensitized production of 1O2, the best being the SF / SiO2 composition due to a better dispersion of the dye in the SiO2 and, consequently, to the formation of a smaller amount of aggregates, which favor the processes of self-deactivation of the excited species of the SF. It was determined that the kinetics of the oxidation of the organic substrates used was independent of the medium (homogeneous or heterogeneous) in which 1O2 is produced. The Ag / TiO2 composites were obtained by two routes. In the first, called the photochemical route, the Ag nanoparticles were formed by a photoassisted technique using benzophenone as a sensitizer or reducing agent and polyvinylpyrrolidone (PVP) as a stabilizing agent. Once the colloidal particles were obtained, they were deposited by impregnation in TiO2 P25. In the second, called the photocatalytic route, the Ag nanoparticles were formed and deposited directly on the surface of the semiconductor. This case was not used a   photosensitizer since the photogenerated electrons in TiO2 reduce the Ag + ions provided by inorganic and organic type Ag precursors such as AgNO3, AgClO4 and silver acetylacetonate. All the Ag / TiO2 composites showed a strong absorption of light in the visible region (400-550 nm) derived from the presence of a surface plasmon resonance (RPS). The best preparation technique was the photocatalytic route because the materials obtained showed the best electronic properties, as evidenced by the technique of microwave conductivity resolved over time (TRMC), since a better interaction between the Ag nanoparticles was achieved and the surface of TiO2, observed by photoelectron spectroscopy analyzes generated by X-rays (XPS) and transmission electron microscopy (MET) images. The materials obtained were evaluated in the photocatalytic degradation of rhodamine B (RhB) under different reaction conditions. The Ag / TiO2 composites were more active than the commercial TiO2 when irradiated with a mixture of UV + Vis light; However, when only UV light was used, they presented a similar performance. This difference was attributed to the presence of the RPS, which can produce electron-hole pairs that are transferred to the semiconductor. Finally, it was found that the optimum catalyst load ranges from 0.1 to 0.3 g / L. es
dc.language.iso es es
dc.subject Nanotecnología es
dc.subject Catálisis es
dc.title Síntesis de nanopartículas inorgánicas con aplicaciones en fotocatálisis es
dc.contributor.advisor Valenzuela Zapata, Miguel Ángel
dc.contributor.advisor Alfaro Hernández, Salvador


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search DSpace


Browse

My Account