Titania modifications with fluorine, sulfate and platinum for photochemical reduction of chromium (VI)

• Julie Joseane Murcia ^[1] ; Mónica Sirley Hernández-Laverde ^[2] ; Ivan Alexander Correa-Camargo ^[1] ; Hugo Alfonso Rojas-Sarmiento ^[1] ; José Antonio Navío ^[3] ; Maria del Carmen Hidalgo-López ^[3]
  1. [1] Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

     Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad Nacional Abierta y a Distancia

     Universidad Nacional Abierta y a Distancia

     Colombia

     
  3. [3] Universidad de Sevilla

     Universidad de Sevilla

     Sevilla, España

     

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• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 112, 2024, págs. 86-97
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Titania modificada con fluoruro, sulfatos y platino para la reducción fotoquímica de cromo (VI)
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• Resumen
  • español

    En este trabajo, la Titania se modificó por sulfatación o fluorización y platino en superficie, con el objetivo de mejorar la eficiencia en la reducción de Cr (VI) en comparación con el material TiO2 base sintetizado por el método sol-gel. Los materiales fueron caracterizados por DRX, SBET, UV-Vis DRS, FRX, TEM, FTIR y XPS. Las modificaciones permitieron obtener una mayor estabilidad en la fase Anatasa y en el área superficial del semiconductor. La adición de F y Pt en el TiO2 provocaron aumentos de absorción en la región visible del espectro electromagnético. Se observó una correlación entre las nuevas propiedades fisicoquímicas obtenidas tras la modificación del TiO2 y el rendimiento fotocatalítico del material. El mejor resultado en la reducción de cromo se obtuvo utilizando Pt-S-TiO2 como fotocatalizador, este material mostró una combinación adecuada de área superficial, alta absorción UV-Vis, alta hidroxilación y la existencia de nanopartículas de Pt en la superficie que favorecen un aumento de la vida media del par electrón-hueco. También se evaluaron parámetros de reacción que demostraron que el mejor desempeño fotocatalítico se obtuvo bajo atmósfera de N2, intensidad de luz de 120 W/m2 y 2 horas de tiempo total de reacción. Así mismo, se observó que aumentar el tiempo de reacción de 2 a 5 horas tuvo un efecto perjudicial sobre la eficiencia en la reducción de Cr (VI).

  • English

    In this work, Titania was modified by sulfation or fluorination and platinum on the surface to improve the Cr (VI) reduction efficiency compared to the bare TiO2 material synthesized by the sol-gel method. The synthesized materials were characterized by XRD, SBET, UV-Vis DRS, XRF, TEM, FTIR, and XPS. The modifications led to higher stability in the Anatase phase and surface area of this semiconductor. The addition of F and Pt in TiO2 led to absorption increases in the visible region of the electromagnetic spectrum. A correlation between the new physicochemical properties obtained after TiO2 modification and the photocatalytic performance of this material was observed. The best result in chromium reduction was obtained using Pt-S-TiO2 as the photocatalyst; this material showed a suitable combination of surface area, high UV-Vis absorption, high hydroxylation, and the existence of Pt nanoparticles on the surface, which favors an increased electron-hole pair half-life. Different reaction parameters were also evaluated, which demonstrated that the best photocatalytic performance was obtained under an N2 atmosphere, a light intensity of 120 W/m2, and 2 hours of total reaction time. Likewise, it was noted that an increase in reaction time from 2 to 5 hours, had a detrimental effect on reducing Cr (VI) efficiency.