Efecto del dopaje con cobalto o plata en las propiedades estructurales, ópticas y fotocatalíticas de nanopartículas de titanato de zinc y óxido de zinc
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Date
2019
Authors
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
Se han sintetizado nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) puro y dopado con plata o_x000D_
cobalto usando el método sol-gel modificado y nanopartículas de titanato de zinc puro y_x000D_
dopado con plata o cobalto por el método mecano químico, evaluando sus propiedades_x000D_
estructurales, ópticas y fotocatalíticas. Los resultados de difracción de rayos X (DRX)_x000D_
evidencian que las nanopartículas de ZnO tanto puras como dopadas presentan estructura_x000D_
hexagonal en fase wurtzita sin presencia de fases secundarias en el dopaje con Co, pero_x000D_
presenta un pico asociado a la fase secundaria de plata metálica en el dopaje con Ag al_x000D_
2% de fracción atómica. Los resultados de espectroscopia Raman corroboran los_x000D_
resultados de DRX, observándose las bandas asociadas tanto a la formación de ZnO (puro_x000D_
y dopado) como de Titanato de Zinc (puro y dopado). A su vez los resultados de_x000D_
espectroscopia de Infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) muestran las bandas_x000D_
asociadas al enlace metal-oxigeno, lo confirma lo obtenido por DRX y Raman, y no se_x000D_
observa ningún cambio significativo con respecto al dopaje. Los resultados de_x000D_
espectroscopia UV-vis-NIR muestran que las nanopartículas puras y dopadas presentan_x000D_
una mínima absorción en el rango visible, pero absorben fuertemente en el rango_x000D_
ultravioleta, los resultados de espectroscopia de fotoluminiscencia muestran que las_x000D_
nanopartículas presentan una fuerte emisión en el rango visible, lo cual con el dopado_x000D_
disminuye en gran proporción. Así mismo, se ha evaluado la capacidad fotocatalítica de_x000D_
las nanopartículas sintetizadas de ZnO y Titanato de zinc puros y dopados con Ag o Co_x000D_
para degradar el colorante azul de metileno (MB), lo cual se realizó mediante ensayos en_x000D_
la cámara de fotocatálisis diseñada y construida para tal fin. En estos ensayos se colocó_x000D_
30 mg de nanopartículas en una solución acuosa del colorante y fue sometida a radiación_x000D_
UVA. La degradación del colorante fue evaluada a través de su espectro de absorbancia,_x000D_
tomando muestras a intervalos de tiempo definidos mediante ensayos de optimización y_x000D_
normalización. Los resultados obtenidos muestran que en ambos casos el dopaje con Ag_x000D_
mejora la capacidad fotocatalítica, mientras que el dopaje con Co disminuye dicha_x000D_
capacidad
Description
Pure and doped with silver or cobalt Zinc oxide (ZnO) nanoparticles have been_x000D_
synthesized using the modified sol-gel method and pure and doped with silver or cobalt_x000D_
zinc titanate nanoparticles by the chemical mechano method, evaluating their structural,_x000D_
optical and photocatalytic properties. X-ray diffraction (XRD) results show that both pure_x000D_
and doped ZnO nanoparticles have hexagonal structure in the wurtzite phase without the_x000D_
presence of secondary phases in Co-doped ZnO, but present a peak associated with the_x000D_
secondary phase of metallic silver in doping with Ag at 2% atomic fraction. The results_x000D_
of Raman spectroscopy corroborate the XRD results, observing the bands associated to_x000D_
both the formation of ZnO (pure and doped) and Zinc Titanate (pure and doped). In turn,_x000D_
the results of Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) show the bands associated_x000D_
with the metal-oxygen bond, which confirms what was obtained by DRX and Raman, and_x000D_
no significant change with respect to doping is observed. The results of UV-vis-NIR_x000D_
spectroscopy show that the pure and doped nanoparticles have a minimal absorption in_x000D_
the visible range, but they absorb strongly in the ultraviolet range, the results of_x000D_
photoluminescence spectroscopy show that the nanoparticles present a strong emission in_x000D_
the range visible, which with the doping decreases in large proportion. Also, the_x000D_
photocatalytic capacity of both, pure and doped with Ag or Co, ZnO and zinc titanate_x000D_
nanoparticles was evaluated to degrade the methylene blue dye (MB) which was carried_x000D_
out by means of tests in the photocatalysis chamber designed and built for that purpose._x000D_
In these tests, 30 mg of nanoparticles were placed in an aqueous solution of the dye and_x000D_
subjected to UVA radiation. The degradation of the dye was evaluated through its_x000D_
absorbance spectrum, taking samples at defined time intervals through optimization and_x000D_
normalization tests. The results obtained show that in both cases the doping with Ag_x000D_
improves the photocatalytic capacity, while the doping with Co decreases this capacity
Keywords
Nanopartículas, Titanato de zinc, Oxido de zinc