Ciencias e Ingeniería de Materiales
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11191/6736
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- Desarrollo teórico de fotocatalizadores de TiO2 activos en la región visible para la degradación del colorante Anaranjado Ácido 7(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-01) González Torres, Julio CésarEn este trabajo se estudian las propiedades físicas y químicas del catalizador y los reactivos involucrados en la degradación del colorante anaranjado ácido 7, con el fin de proponer nuevos materiales fotocatalíticos que sean activos y eficientes utilizando la radiación del sol. En la primera parte se presentan los diferentes argumentos que han contribuido a crear los criterios de selección de los fotocatalizadores, estos criterios son: a) los materiales propuestos deben tener un potencial de oxidación similar al TiO2; b) los portadores de carga deben estar en los sitios reactivos; c) la movilidad de los portadores de carga juega un papel importante en la reacción; d) los estados energéticos generados por las impurezas deben ubicarse en los bordes de la bandas de conducción y de valencia; y por último, e) la absorbancia de radiación en la región visible debe ser alta para generar la cantidad necesaria de portadores de carga que permitan la formación de los radicales HO. Para ajustar las propiedades ópticas y electrónicas del TiO2, basándonos en estos criterios, se realizó el dopaje con dos grupos de átomos: los elementos del grupo principal C, N, S y F; y los metales de transición Co, Fe, Ni, Pd y Pt. Se utilizó la física del estado sólido para la descripción de los materiales – generando densidades de estados y estructuras de bandas electrónicas – y la teoría del funcional de la densidad para la descripción electrónica y geométrica de los sistemas. Los sistemas C-TiO2 y S-TiO2, dentro del primer grupo, y el Pt-TiO2 y Pd-TiO2, en el segundo, mejoran las propiedades fotocatalíticas del TiO2. Estos generan la menor cantidad de estados desocupados dentro de la brecha de energía prohibida del material – los metales de transición generan los estados electrónicos en los bordes de ambas bandas y no reducen la movilidad de los portadores de carga. Las vacancias de oxígeno llenan los estados desocupados del dopante y los recorren hacia la banda de valencia “limpiando” la brecha y reduciendo los sitios de recombinación. Por último, se realizó el codopaje del TiO2, utilizando los mejores candidatos de ambos grupos de elementos. El sistema codopado Pt-C-TiO2 es el sistema más eficiente siguiendo las reglas antes descritas, introduce estados ocupados en el borde de la banda de valencia, además, en la superficie (101), el único estado desocupado de los dopantes se mezcla con los orbitales desocupados de los Ti superficiales.