TESIS
Actividad foto-electrocatalítica de dióxido de titanio dopado con cerio y boro sintetizado por la ruta sol-gel
Fecha
2018-05-04Registro en:
Flores Caballero, Aurora Amparo. (2014). Actividad foto-electrocatalítica de dióxido de titanio dopado con cerio y boro sintetizado por la ruta sol-gel (Maestría en Ciencias en Ingeniería Química). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas, México.
Autor
Flores Caballero, Aurora Amparo
Institución
Resumen
RESUMEN: Nano-partículas de TiO2 dopadas con boro y cerio al 0, 2 y 5 % wt., fueron sintetizadas por la ruta
sol-gel a partir de butóxido de titanio 97% (Sigma Aldrich). Las muestras obtenidas fueron
calcinadas a 400°C. Técnicas tales como análisis térmico diferencial (TG-DTG), difracción de
rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), Fisisorción de nitrógeno (BET),
Espectroscopía foto-electrónica de rayos X (XPS), Espectroscopía de infrarrojo con transformada
de Fourier (FTIR), reflectancia difusa (UV-Vis), Fluorescencia dispersiva de rayos X(FRX),
voltametría cíclica (CV), voltametría lineal (VL) y espectroscopia de impedancia electroquímica
(EIS), fueron empleadas para caracterizar los materiales sintetizados. De acuerdo a los
resultados encontrados, procesos menos capacitivos son observados a medida que el dopaje con
boro y cerio aumenta, como fue demostrado por CV y EIS. El potencial de banda plana y el bandgap
calculados están en el orden TiO2-5%B < TiO2-2%B < TiO2-0%B < P25 para dopamientos
con boro y TiO2-5%Ce < TiO2-2%Ce < TiO2-0%Ce < P25 para dopamientos con cerio, indicando
que los procesos de transferencia de carga inducidos en la interfaz electrodo-electrolito son más
eficientes en TiO2 dopado con al 5%para ambos dopamientos. Estas propiedades están
íntimamente ligadas al tamaño y distribución de partícula dado por el método de síntesis y la
incorporación del dopante, de acuerdo a los análisis realizados por XRD y SEM. Los perfiles de
A vs t provenientes de la celda foto-galvánica demuestran que la transferencia de carga es más
eficiente con respecto al tiempo al incrementar el dopaje del TiO2.
ABSTRACT: Boron and cerium-doped TiO2 (0, 2 and 5 %wt B) was synthesized by the sol-gel route using
titanium butoxide (Sigma Aldrich) as precursor. The samples obtained were calcined at 400 ° C.
Techniques such as thermogravimetric (TG), X-ray diffraction (XRD), scanning electron
microscopy (SEM ), BET method, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), diffuse reflectance
(UV -Vis ), FTIR microscopy, dispersive X-ray fluorescence (XRF), cyclic voltammetry (CV ) and
electrochemical impedance spectroscopy (EIS ), were employed to characterize the synthesized
materials. It was found that less capacitive processes are induced as a result of the boron/cerium
incorporation, as demonstrated by CV and EIS. The flat band potential and the band gap
calculated were in the order TiO2-5 %B < TiO2-2 %B < TiO2-0% B < P25 and TiO2-5 %Ce < TiO2-
2 %Ce < TiO2-0% Ce < P25, indicating that the charge-transfer processes promoted at the
electrode-electrolyte interface are more efficient in titanium dioxide doped with 5% of dopant.
These properties are highly related with particle size-distribution given by the method of synthesis
employed and the incorporation of boron, according to XRD and SEM analyses. Profiles A vs t
from the photo-galvanic cell shows that the load transfer is more efficient with respect to time by
increasing the doping of the boron and cerium TiO2.