Titanium dioxide nanoparticles obtained by sol gel method: Effect of the catalyst acids

Abstract

Titanium dioxide nanoparticles have been obtained by sol-gel process. Titanium isopropoxide was hydrolized in acidic medium at pH values between 0.5 and 1. The hydrolysis was catalyzed with HCl, HNO3 or HClO4, and studied their influence in the formation of titanium dioxide crystalline phases, i.e. rutile, anatase and brokite phases. The peptization process was studied with Visible and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopic techniques. Hydrothermal treatment at 220 °C for 12 hours permits the fabrication of well defined nanoparticles as it was observed by Transmission Electron Microscopy (TEM). The crystal structure was obtained by X-ray diffraction (XRD). Only the anatase phase was obtained using HClO4, however using HCl and HNO3 the anatase/rutile ratio is related to the pH of the initial acidic solution and the amount of anatase phase has increased when the pH of this solution increased. Some samples have traces of brokite phase.

Nanoanoparticulas de óxido de Titanio han sido obtenidas por el proceso de sol-gel. El isopropóxido de Titanio fue hidrolizado en medio ácido con pHs entre 0.5 y 1. La hidrólisis fue catalizada con HCl, HNO3 o HClO4, y se estudió su influencia en la formación de las fases cristalinas del dióxido de Titanio, como el rutilo, anatasa y brookita. El proceso de peptización fue estudiado con Espectroscopias Visible e Infrarroja. El tratamiento hidrotérmico a 220 °C por 12 h produjo nanopartículas bien definidas, que fueron observadas por Microscopía Electrónica de Transmisión. La estructura cristalina fue estudiada por difracción de rayos X. Solamente la fase anatasa se obtuvo cuando se usó HClO4, sin embargo usando HCl y HNO3 la razón entre anatasa/rutilo está relacionado con el pH de la solución inicial y la cantidad de la fase de anatasa se incrementa cuando el pH de la solución se incrementa. Algunas muestras presentan trazas de la fase brookita.