Photocatalytic activity under visible light irradiation of cement based materials containing TiO2-xNy nanoparticles

• Jorge I. Tobón ^[1] ; Juan David Cohen ^[1] ; Ludovic Dorkis ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 94, 2020, págs. 87-96
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Actividad fotocatalítica en luz visible de un cemento con adición de nano partículas de TiO2-xNy
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• Resumen
  • español

    Se estudió la actividad autolimpiante en pastas de cemento Portland adicionadascon nanopartículas de oxinitruro de titanio (TiO2-xNy). Se evaluaron 1% y 3% de TiO2-xNybajo irradiación de luz UV y visible, a 65 horas y 28 días de curado. Rodamina Bfue el pigmento utilizado y su pérdida de color en las pastas se determinó utilizandoun Espectrómetro UV / Vis usando las coordenadas CIE (Comisión Internacional de laEclara)L∗,a∗,b∗. La decoloración del pigmento en las muestras se estableció como elcoeficiente de eficiencia fotocatalítica(ε). Además, muestras con nanopartículas de TiO2(1% y 3%) se estudiaron en las mismas condiciones y sus rendimientos se compararoncon los obtenidos con TiO2-xNy. La presencia de nitrógeno en la estructura del TiO2se evidenció mediante difracción de rayos X, espectrofotometría ultravioleta-visible dereflectancia difusa y análisis elemental CHN. La banda prohibida para TiO2y TiO2-xNyse determinó mediante la función Kubelka-Munk transformada([F(R∞)hv]1/2). Losresultados mostraron un comportamiento similar para ambas adiciones bajo irradiaciónultravioleta, siendo 3% la adición con la mayor eficiencia fotocatalítica en las primerasedades de curado. Sin embargo, el TiO2-xNymostró actividad bajo irradiación con luz visible,a diferencia del TiO2, que solo fue activo bajo luz UV. A edades de curado tardío, las muestrascon 3% de TiO2-xNypresentaron la mayor eficiencia bajo irradiación de luz UV y visible.

  • English

    Self-cleaning activity of Portland cement pastes blended with nanoparticles oftitanium oxynitride (TiO2−xNy) was studied. Samples with various amounts of TiO2−xNy(1% and 3%) were evaluated under irradiation of UV and visible light, and with twocuring ages (65 hour and 28 days). Rhodamine B was the pigment used and its loss ofcolor on the cement pastes was carried out using a Spectrometer UV/Vis measuring thecoordinates CIE (Commission Internationale de l’Eclairage)L∗,a∗,b∗. Discoloration ofRhodamine B on the surface of the samples was established as the photocatalytic efficiencycoefficient(ε). In addition, samples with TiO2nanoparticles (1% and 3%) were studiedunder the same conditions and their performances were compared with TiO2-xNy. Thepresence of nitrogen in the tetragonal structure of TiO2was evidenced by X-ray diffraction(XRD), ultraviolet-visible diffuse reflectance spectrophotometry and Carbon, Hydrogen andNitrogen (CHN) analysis. The band gap for TiO2and TiO2-xNywas determined by thetransformed Kubelka-Munk function([F(R∞)hv]1/2). The results have shown a similarbehavior for both additions under UV light irradiation, with 3% being the addition with thehighest photocatalytic efficiency obtained in the early ages of curing time. TiO2−xNyshowedactivity under irradiation with visible light, unlike TiO2, which could only be activated underUV light. At the late curing ages, the samples with 3% of TiO2-xNyshowed the highestefficiency under irradiation of UV and visible light.