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Título : Síntesis, caracterización y actividad fotocatalítica de biox(x=f, Cl Br, I) nanoestructurados para el tratamiento de riles de la industria vitivinícola.
Autor : Mansilla González, Héctor; supervisor de grado
Mera Benavides, Adriana Consuelo
Palabras clave : Fotocatálisis;Nanoestructuras.;Oxidación
Fecha de publicación : 2014
Editorial : Universidad de Concepción.
Resumen : En la presente investigación se obtuvieron semiconductores nanoestructurados de BiOX (X= F, Cl, Br, I) utilizando una ruta de síntesis solvotermal en presencia de etilenglicol como solvente, y como fuente de haluro, la sal inorgánica KX (X= F, Cl, Br, I) o el líquido iónico yoduro de 1-butil-3-metilimidazolio ([bmim]I). Ensayos preliminares permitieron determinar que era posible la obtención de microesferas de BiOX utilizando una ruta solvotermal. Además, los ensayos fotocatalíticos previos realizados con ácido cafeico, muestra que los mejores perfiles de degradación del contaminante modelo, se obtienen al utilizar el material BiOI. Este material frente a todos los contaminantes orgánicos utilizados para evaluar su actividad fotocatalítica (ácido gentísico, naranja de metilo y ácido cafeico), presenta mayores porcentajes de degradación que el TiO2 P-25 (referente comercial), al utilizar radiación solar simulada. Las condiciones optimizadas de temperatura y tiempo de reacción solvotermal para cada uno de los BiOX, fueron obtenidas utilizando análisis multivariado, mediante un modelo circunscrito central compuesto (CCC). Como factor de respuesta se escogió la constante de velocidad que se obtiene en la degradación fotocatalítica de ácido gálico a 60 minutos bajo radiación solar simulada.La influencia de las variables experimentales (temperatura y tiempo) en la síntesis solvotermal se determinaron usando polinomios de respuesta y los valores óptimos de estas variables en el rango de estudio (temperatura: 160-200 °C y tiempo: 12-24 h) fueron determinados por el método de superficie respuesta. Los valores optimizados de las variables evaluadas para la síntesis vía ruta solvotermal para cada uno de los BiOX fueron: BiOF 116°C-18h, BiOCl 154°C-18h, BiOBr 144 °C-18h y BiOI 126°C-18h. Además, con las condiciones optimizadas determinadas se sintetizó otro material de BiOI utilizando el líquido iónico yoduro de 1-butil-3-metilimidazolium ([bmim]I) como fuente de yoduro, para comparar la microestructura y actividad fotocatalítica con su homólogo obtenido con la sal inorgánica KI. Los materiales de BiOX sintetizados bajo las condiciones optimizadas y los que presentaron la más baja actividad fotocatalítica (obtenidos a temperatura > 200 °C) al desarrollar el diseño estadístico, fueron caracterizados por diversas técnicas como: difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM) conespectrómetro de energía dispersiva (EDS), análisis termogravimétrico (TGA), espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia de reflectancia difusa (DRS), fisisorción de nitrógeno mediante el método BET. Adicionalmente, el BiOI también fue caracterizado utilizando Voltamétria ciclica (VC), espectrometría de fotoelectrones (XPS) y análisis Raman. Con relación a la actividad fotocatalítica, en esta investigación, también se optimizaron las variables pH y cantidad de catalizador en la degradación de ácido gálico, tanto para el BiOI y como para el referente comercial TiO2 Evonik P-25. Los valores optimizados de estas variables fueron: pH= 3,2 – 561 [ppm] y pH=8,0 – 632 [ppm] para BiOI y TiO2 respectivamente. Se determinaron los valores de los puntos isoeléctricos (PIE) teóricos y experimentales de cada uno de los BiOX obtenidos bajo las condiciones optimizadas con el modelo estadístico. Estos valores de PIE no se encuentran a la fecha reportados en la literatura, y con esta investigación se determinó que todos se encuentran en el rango ácido. Los perfiles de degradación del ácido gálico realizados en condiciones fotocatalíticas optimizadas, determinaron que el semiconductor BiOI presenta mayor actividad que el referente comercial (TiO2 Evonik P-25). Además, el pre-tratamiento fotocatalítico de los riles de la industria vitivinícola, muestra igualmente que se obtiene mayor degradación y mineralización de estos efluentes al utilizar el BiOI que el referente comercial.
Descripción : Doctor en Ciencias con Mención en Química.
URI : http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/1741
Aparece en las colecciones: Ciencias Químicas - Tesis Doctorado

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