Abstract

Dentro de los intentos por incrementar la fotoactividad del TiO2 en la degradación fotocatalítica de contaminantes orgánicos, se ha propuesto la combinación del TiO2 con co-adsorbentes, entre los cuales destacan las estructuras de carbono. En este sentido, estudiar el efecto de combinar la fotocatálisis y la adsorción con carbones activados (AC), ha sido de interés de estudio en la búsqueda de este incremento de fotoactividad [1-5]. El presente trabajo tiene como objetivo sintetizar carbones activados (AC) con específicas características morfológicas y química superficial, y combinarlos con TiO2 para estudiar su efecto en la degradación fotocatalítica de contaminantes orgánicos en fase acuosa, como fenol y azul de metileno. Para ello se utilizó TiO2 comercial P25 y AC preparados a partir de aserrín de la madera Tabebuia Pentaphyla. Carbón activado tipo H (ACtipo-H) fue preparado por el método de activación física con CO2 a 800°C y por pirolisis bajo flujo de N2 a 1000°C, mientras que carbones activados tipo L (ACtipo-L) fueron preparados por impregnación con 5% (w/w) de ZnCl2 y H3PO4, seguido por activación a 450°C. Se realizó caracterización de los fotocatalizadores por Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), Difracción de Rayos X (DRX), pH superficial (pHPZC), Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y la porosidad fue estimada mediante isotermas adsorción-desorción de N2. Los experimentos fotocatalíticos fueron divididos en dos etapas, una primera etapa de adsorción en la oscuridad, para medir la capacidad de adsorción de los sólidos, y una segunda etapa bajo irradiación donde se estima la actividad fotocatalítica, utilizando un fotoreactor cuya fuente de irradiación fueron lámparas UV/Visible. Los resultados mostraron que los ACTipo-H y ACTipo-L presentaron áreas superficiales elevadas y pH desde ligeramente ácidos a básicos, siendo los grupos superficiales oxigenados característicos los éteres cíclicos y quinonas para el ACTipo-H y grupos ácidos carboxílicos para el ACTipo-L. Al estimar la capacidad adsorción de los sólidos previa a la irradiación, se encontró elevados porcentajes de adsorción en presencia del AC solo, sin embargo, se evidenció que no existía aditividad en esta capacidad cuando los sólidos (TiO2 y AC) se mezclan, lo cual se atribuye a una fuerte interacción superficial entre los sólidos. Al ser utilizados en la fotodegradación de moléculas orgánicas, se observó que los sistemas mixtos TiO2-AC mostraron incrementos significativos en la fotoactividad con respecto a utilizar el estándar TiO2 solo. Se concluye que el uso de un co-adosorbente como AC con elevada área superficial y cierto carácter básico induce un efecto benéfico en la fotoactividad del TiO2, atribuido a la presencia de una interface de contacto creada espontáneamente sobre la superficie del AC, que promueve una buena dispersión de las nanopartículas de TiO2 y además permite cambios en las propiedades fotoelectrónicas del TiO2 que benefician su fotoactividad [4-5]. Estos cambios son debido a la transferencia de densidad electrónica entre ambos sólidos mediante la interacción entre el centro metálico del TiO2 y algunos grupos funcionales del AC [1-3].