Efecto del dopaje con cobalto o plata en las propiedades estructurales, ópticas y fotocatalíticas de nanopartículas de titanato de zinc y óxido de zinc

Abstract

Se han sintetizado nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) puro y dopado con plata o cobalto usando el método sol-gel modificado y nanopartículas de titanato de zinc puro y dopado con plata o cobalto por el método mecano químico, evaluando sus propiedades estructurales, ópticas y fotocatalíticas. Los resultados de difracción de rayos X (DRX) evidencian que las nanopartículas de ZnO tanto puras como dopadas presentan estructura hexagonal en fase wurtzita sin presencia de fases secundarias en el dopaje con Co, pero presenta un pico asociado a la fase secundaria de plata metálica en el dopaje con Ag al 2% de fracción atómica. Los resultados de espectroscopia Raman corroboran los resultados de DRX, observándose las bandas asociadas tanto a la formación de ZnO (puro y dopado) como de Titanato de Zinc (puro y dopado). A su vez los resultados de espectroscopia de Infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) muestran las bandas asociadas al enlace metal-oxigeno, lo confirma lo obtenido por DRX y Raman, y no se observa ningún cambio significativo con respecto al dopaje. Los resultados de espectroscopia UV-vis-NIR muestran que las nanopartículas puras y dopadas presentan una mínima absorción en el rango visible, pero absorben fuertemente en el rango ultravioleta, los resultados de espectroscopia de fotoluminiscencia muestran que las nanopartículas presentan una fuerte emisión en el rango visible, lo cual con el dopado disminuye en gran proporción. Así mismo, se ha evaluado la capacidad fotocatalítica de las nanopartículas sintetizadas de ZnO y Titanato de zinc puros y dopados con Ag o Co para degradar el colorante azul de metileno (MB), lo cual se realizó mediante ensayos en la cámara de fotocatálisis diseñada y construida para tal fin. En estos ensayos se colocó 30 mg de nanopartículas en una solución acuosa del colorante y fue sometida a radiación UVA. La degradación del colorante fue evaluada a través de su espectro de absorbancia, tomando muestras a intervalos de tiempo definidos mediante ensayos de optimización y normalización. Los resultados obtenidos muestran que en ambos casos el dopaje con Ag mejora la capacidad fotocatalítica, mientras que el dopaje con Co disminuye dicha capacidad