Síntesis y caracterización de películas delgadas de Tio2 dopadas con cobre para ser usadas en fotocatálisis
DOI:
https://doi.org/10.15332/iteckne.v10i1.188Palabras clave:
Keywords— TiO2, Photocatalysis, metal doping, X-Ray, Diffuse Reflectance.Resumen
En este trabajo estudiamos la influencia de la incorporación de cobre en películas delgadas de TiO2 sobre las propiedades estructurales, ópticas y superficiales de las películas delgadas de TiO2. El TiO2 a medida que crecía se sintetizó mediante el método de sol-gel utilizando isopropóxido de titanio, y las películas delgadas de TiO2 se depositaron mediante el método de recubrimiento por rotación. El TiO2 dopado con cobre (Cu:TiO2) se sintetizó mediante el método de impregnación utilizando Cu(NO3).H2O como fuente de Cu(II), las películas delgadas de Cu:TiO2 se depositaron mediante el método de recubrimiento por rotación. Las propiedades de los compuestos obtenidos se evaluaron mediante medidas de difracción de rayos X (XRD) y reflectancia difusa. Los resultados de XRD mostraron que el dopaje con Cu cambia el radio de fase cristalina de las películas, el patrón XRD de TiO2 indicó que las películas crecen con estructura de anatasa, mientras que las películas delgadas de Cu:TiO2 presentaron una mezcla policristalina de anatasa/rutilo. El análisis de reflectancia indicó que el TiO2 presenta una banda prohibida de energía de 3,25 eV y el Cu:TiO2 presenta un corrimiento al rojo de la banda prohibida a 2,9 eV. Los resultados sugieren que el dopaje con cobre mejoró la recolección del TiO2 a la radiación visible.
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K. Nakata, A. Fujishima. TiO2 photocatalysis: Design and Applications. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 13 (2012) 169– 189.
U. Diebold. The Surface Science of titanium dioxide. Surface science reports 48 (2003) 53229.
C.C. Chen, C.S. Lu, Y.C. Chung, J.L. Jan. UV light induced photodegradation of malachite green on TiO2 nanoparticles. Journal of Hazardous Materials, Volume 141, Issue 3, 22 March 2007, Pages 520-528.
H. Yamashita, M. Harada, J. Misaka, H. Nakao, M. Takeuchi, M. Anpo. Application of ion beams for preparation of TiO2 thin film photocatalysts operatable under visible light irradiation: Ionassisted deposition and metal ion-implantation. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 206 (2003) 889-892.
X. Li, Z. Zhuang, W. Li, H. Pan. Photocatalytic reduction of CO2 over noble metal-loaded and nitrogen-doped mesoporous TiO2. Applied Catalysis A: General 429–430 (2012) 31-38.
Y. Gurkan, E. Kasapbasi, Ze.Cinar. Enhanced solar photocatalytic activity of TiO2 by selenium(IV) ion-doping: Characterization and DFT modeling of the surface. Chemical Engineering Journal, 214 (2013) 34-44.
Y. Chen, X. Cao, B. Lin, B. Gao. Origin of the visible-light photoactivity of NH3-treated TiO2: Effect of nitrogen doping and oxygen vacancies. Applied Surface Science, 264 (2013) 845-852.
S. Chin, E. Park, M. Kim, G. Bae, J. Jurng. Synthesis and visible light photocatalytic activity of transition metal oxide (V2O5) loading on TiO2 via a chemical vapor condensation method. Materials Letters 75 (2012) 57-60.
A. Zajac, M. Radecka, M. Jasinski, K.A. Michalow, M. Rekas, E. Kusior, K. Zakrzewsk, A. Heel, T. Graule, K. Kowalski. Influence of Cr on structural and optical properties of TiO2:Cr nanopowders prepared by flame spray synthesis. Journal of Power Sources 194 (2009) 104–111.
S. Ghasemi, S. Rahimnejad, S. R. Setayesh, S. Rohani, M.R. Gholami. Transition metal ions effect on the properties and photocatalytic activity of nanocrystalline TiO2 prepared in an ionic liquid. Journal of Hazardous Materials 172 (2009) 1573–1578.
H. Dang, X. Dong, Y. Dong, Y. Zhang, S. Hampshire. TiO2 nanotubes coupled with nano-Cu(OH)2 for highly efficient photocatalytic hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy 38 (2013) 2126-2135.
K. Wilke, H.D. Breuer. The influence of transition metal doping on the physical and photocatalytic properties of titania. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 121 (1999) 49–53.
H.A. Foster, D.W. Sheel, P. Sheel, P. Evans, S. Varghese, N. Rutschke, H.M. Yates. Antimicrobial activity of titania/silver and titania/copper films prepared by CVD. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 216 (2010) 283-289
U.G. Akpan, B.H. Hameed. The advancements in sol–gel method of doped-TiO2 photocatalysts. Applied Catalysis A: General 375 (2010) 1–11.
W. Zhang, Y. Li, S. Zhu, F. Wang. Copper doping in titanium oxide catalyst film prepared by dc reactive magnetron sputtering. Catalysis Today, 93– 95 (2004) 589-594.
C. Tsai, H. Hsi, T. Kuo, Y. Chang, J. Liou. Preparation of Cu-Doped TiO2 Photocatalyst with Thermal Plasma Torch for Low-Concentration Mercury Removal. Aerosol and Air Quality Research doi: 10.4209/aaqr.2012.07.0196. In press.
P. Pongwan, B. Inceesungvorn, K. Wetchakun, S. Phanichphant, N. Wetchakun. Highly Efficient Visible-Light-Induced Photocatalytic Activity of Fe-doped TiO2 Nanoparticles. Engineering Journal. DOI:10.4186/ej.2012.16.3.143. in press.
J. Tauc (F. Abeles ed.), Optical Properties of Solids, North-Holland (1972). 19-92.
A. Cesnovar, P. Paunovic, A. Grozdanov, P. Makreski, E. Fidancevska. Preparation of nanocrystalline TiO2 by sol-gel method using titanium tetraisopropoxide (TTIP). Advanced Natural Science: Theory & Applications 01/2012; 1(2):133- 142.
A. K. Ray, S. M. Tracey, B. McQuillin, S. N. B. Hodgson, IEEE Proc. Sc., Meas. Technol. 147(6), 301 (2000).
B. Xu, L. Dong, Y. Chen, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 94 (13) (1998) 1905.
M. Burgos, M. Langlet. The sol-gel transformation of TIPT coatings: a FTIR study. Thin Solid Films Vol. 349 (1999) 19.
P. M. Kumar, S. Badrinarayanan, M. Sastry. Nanocrystalline TiO2 studied by optical, FTIR and X-ray photoelectron spectroscopy: correlation to presence of surface states. Thin Solid Films 358 (2000) 122-130.
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