{"id":5227,"date":"2016-01-05T18:09:58","date_gmt":"2016-01-06T00:09:58","guid":{"rendered":"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=5227"},"modified":"2016-01-22T10:41:03","modified_gmt":"2016-01-22T16:41:03","slug":"influencia-del-metodo-de-sintesis-sobre-la-morfologia-y-propiedades-fotocataliticas-del-wo3","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=5227","title":{"rendered":"Influencia del me\u0301todo de si\u0301ntesis sobre la morfologi\u0301a y propiedades fotocatali\u0301ticas del WO3<\/sub>"},"content":{"rendered":"
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\"WO3-poly\"<\/a><\/p>\n

D. SA\u0301NCHEZ MARTI\u0301NEZ*, LETICIA M. TORRES GUERRA*, E. ZARAZU\u0301A MORI\u0301N*, C. GO\u0301MEZ SOLI\u0301S*<\/p>\n

CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015<\/p>\n

Art\u00edculo en PDF<\/a><\/p>\n

La contaminaci\u00f3n del medio ambiente, un gran problema para la sociedad, se ha agudizado en las \u00faltimas d\u00e9cadas, en especial la contaminaci\u00f3n del agua. Ya que de toda el agua disponible sobre la tierra (~1.4×109<\/sup> km3<\/sup>), s\u00f3lo cerca de 0.8 a 1% (~1.3×107<\/sup> km3<\/sup>) del total corresponde a la que puede consumir el ser humano. (1) El problema de la contaminaci\u00f3n del agua puede tratarse con una serie de m\u00e9todos tradicionales como floculaci\u00f3n, sedimentaci\u00f3n o adsorci\u00f3n y procesos qu\u00edmicos convencionales, entre otros; pero \u00e9stos son ineficientes para reducir la concentraci\u00f3n del contaminante a niveles permisibles por las normas ecol\u00f3gicas. La incapacidad de estos tratamientos para la descontaminaci\u00f3n de agua hace necesaria la b\u00fasqueda de m\u00e9todos alternos m\u00e1s eficientes para tratar este problema. (2) Entre los m\u00e9todos alternos fisicoqu\u00edmicos empleados recientemente para su proceso de purificaci\u00f3n destacan las t\u00e9cnicas que emplean la luz solar, principalmente en presencia de materiales auxiliares oxidativos o fotocatalizadores. Estos m\u00e9todos conducen a una eficiente detoxificaci\u00f3n, purificaci\u00f3n, desinfecci\u00f3n y disminuci\u00f3n de sustancias contaminantes al ambiente. (3) Estos procesos de fotomineralizaci\u00f3n de contaminantes org\u00e1nicos consisten en la oxidaci\u00f3n de \u00e1tomos de carb\u00f3n org\u00e1nico a di\u00f3xido de carbono o especies carbonatadas (CO2<\/sub> , H2<\/sub> CO3<\/sub> y CO3<\/sub> -2<\/sup>) mediante radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica. Simult\u00e1neamente, \u00e1tomos de hidr\u00f3geno se convierten en agua y parte de las mol\u00e9culas org\u00e1nicas se transforman en \u00e1cidos minerales simples (HBr, HNO3<\/sub> , HNO2<\/sub> , H2<\/sub> SO4<\/sub> , entre otros). Todos estos m\u00e9todos se clasifican como procesos avanzados de oxidaci\u00f3n (PAO), (3-6) entre los que destaca la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea, una tecnolog\u00eda verde para el tratamiento de todas las clases de contaminantes, especialmente para la remoci\u00f3n de contaminantes org\u00e1nicos en soluci\u00f3n acuosa con energ\u00eda solar. (7) Son varios los elementos participantes en el uso de la fotocat\u00e1lisis, entre los que figuran: la l\u00e1mpara utilizada, la sustancia a degradar, el material utilizado como fotocatalizador, entre otros. Siendo el de mayor importancia el fotocatalizador, \u00e9stos son com\u00fanmente \u00f3xidos met\u00e1licos y cer\u00e1micos que representan una amplia clase de materiales semiconductores de inter\u00e9s. (8,9)<\/p>\n

Contaminantes org\u00e1nicos<\/strong><\/p>\n

La eliminaci\u00f3n de contaminantes org\u00e1nicos del agua ha tra\u00eddo una considerable atenci\u00f3n en los \u00faltimos diez a\u00f1os. (10,11) Por lo que numerosos investigadores coinciden en mencionar que los contaminantes m\u00e1s problem\u00e1ticos presentes en el agua son los denominados emergentes, que incluyen principalmente los colorantes y medicamentos. (12) Con respecto a los medicamentos, sus caracter\u00edsticas intr\u00ednsecas los hacen altamente solubles en agua, se liberan al medio ambiente v\u00eda excreci\u00f3n, ya sea metabolizados o no metabolizados, por vertido de los productos no utilizados o caducados, o bien procedentes como residuos de sus procesos de producci\u00f3n, por lo que pueden estar presentes en todas las etapas del ciclo de vida del agua puntual y referido a su uso. (13) Un punto importante sobre la contaminaci\u00f3n mediante medicamentos es que se calcula, como promedio, que en el agua residual se hallan m\u00e1s de 20 f\u00e1rmacos de distinta composici\u00f3n, seg\u00fan el pa\u00eds, lo que conlleva un fuerte problema de contaminaci\u00f3n del agua, el cual es necesario atender. Por otro lado, en el caso de los colorantes, se ha detectado que cerca de 15% del total de la producci\u00f3n mundial se pierde durante los procesos de coloraci\u00f3n, y provoca un grave problema de contaminaci\u00f3n del agua. Debido a estos contaminantes se requieren nuevos sistemas de tratamiento de agua m\u00e1s eficientes para que ambos sean eliminados, (14) ya que los sistemas de tratamiento convencionales de agua potable y de aguas servidas muchas veces no son capaces de eliminarlos.<\/p>\n

WO3<\/sub> como fotocatalizador<\/strong><\/p>\n

El WO3<\/sub> es un material semiconductor con una coloraci\u00f3n verdosa y un band gap entre 2.5 a 2.8 eV. (15) Debido a esta\u00a0propiedad f\u00edsica se ha considerado como un material prometedor para aplicaciones en fotocat\u00e1lisis, ya que tiene la capacidad de absorber luz visible del espectro de radiaci\u00f3n solar. El WO3<\/sub> tiene una gran variedad de aplicaciones tecnol\u00f3gicas en las cuales puede emplearse como material cromog\u00e9nico, en ventanas inteligentes, (16) en sensores de gases, (17) como catalizador y para la fotooxidaci\u00f3n de agua. (18)<\/p>\n

Influencia de la ruta de s\u00edntesis en la morfolog\u00eda <\/strong><\/p>\n

Durante d\u00e9cadas, diversos m\u00e9todos de s\u00edntesis se han empleado para controlar la microestructura de materiales semiconductores como sol-gel, precipitaci\u00f3n qu\u00edmica, estado s\u00f3lido, sonoqu\u00edmica, combusti\u00f3n, las cuales influyen directamente en las propiedades \u00f3pticas, mec\u00e1nicas y el\u00e9ctricas de los materiales. En cada m\u00e9todo, las condiciones var\u00edan, por lo que se generan procedimientos particulares en cada caso. Por otro lado, las investigaciones m\u00e1s recientes han prestado mayor atenci\u00f3n en poder controlar la forma y el tama\u00f1o de las part\u00edculas de los materiales. En este sentido, se han preparado materiales \u00f3xidos semiconductores por diversos m\u00e9todos de s\u00edntesis, variando sus condiciones experimentales que permitan modificar la morfolog\u00eda de los materiales y estudiar el efecto de estas variaciones en sus propiedades fotocatal\u00edticas. Por lo tanto, en el presente proyecto se buscar\u00e1 aprovechar la t\u00e9cnica de fotocat\u00e1lisis para la eliminaci\u00f3n de contaminantes org\u00e1nicos en aguas residuales (antibi\u00f3ticos y colorantes) mediante el uso de WO3<\/sub> como fotocatalizador, sintetizado por dos m\u00e9todos: ultrasonido e hidrotermal asistido con microondas, con el objetivo de evaluar la influencia del m\u00e9todo de s\u00edntesis en sus propiedades fotocatal\u00edticas.<\/p>\n

METODOLOG\u00cdA <\/strong><\/p>\n

S\u00edntesis de WO3<\/sub> v\u00eda hidrotermal asistido con microondas <\/strong><\/p>\n

Para este prop\u00f3sito, 5.50g de paratungstato de amonio hidratado (H42<\/sub>N10<\/sub>O42<\/sub>W12<\/sub>\u00b7xH2<\/sub>O) fueron disueltos bajo continua agitaci\u00f3n en 50 mL de una soluci\u00f3n de \u00e1cido n\u00edtrico a 10%. Despu\u00e9s el pH de la soluci\u00f3n se ajust\u00f3 a tres mediante la adici\u00f3n de hidr\u00f3xido de amonio a 30% (NH4<\/sub> OH) bajo agitaci\u00f3n hasta formar una soluci\u00f3n homog\u00e9nea. Luego, la soluci\u00f3n fue transferida a un reactor de microondas asistido con hidrotermal, el cual se calent\u00f3 a 180\u00b0C bajo un magnetr\u00f3n de 200W aplicado durante 30 y 60 minutos. Los polvos obtenidos posteriormente se lavaron con agua destilada y etanol para neutralizar la soluci\u00f3n. Los polvos se secaron a 70\u00b0C durante 24 horas. Finalmente, los polvos obtenidos fueron tratados t\u00e9rmicamente a 250, 500 y 700\u00b0C en atm\u00f3sfera de aire.<\/p>\n

S\u00edntesis de WO3 v\u00eda CTAB asistido con ultrasonido <\/strong><\/p>\n

El WO3 se obtuvo a diferentes relaciones molares de paratungstato de amonio hidratado (H42<\/sub>N10<\/sub>O42<\/sub>W12<\/sub>\u00b7xH2<\/sub>O) y CTAB (1:0.1, 1:0.25 y 1:0.5). Las muestras fueron preparadas mediante el siguiente procedimiento: 1.65 g de paratungstato de amonio hidratado fue disuelto en 100 mL de \u00e1cido n\u00edtrico a 10% bajo continua agitaci\u00f3n en un ba\u00f1o de ultrasonido (42 kHz +\/- 6%, 100 W). Despu\u00e9s una cantidad de CTAB se a\u00f1adi\u00f3 a la soluci\u00f3n bajo continua agitaci\u00f3n hasta la formaci\u00f3n de una soluci\u00f3n homog\u00e9nea. Luego la soluci\u00f3n se mantuvo sin agitaci\u00f3n en un ba\u00f1o de ultrasonido durante cinco horas. Este paso producir\u00e1 un precipitado amarillo (precursor), el cual se lav\u00f3 en diversas ocasiones con agua destilada para neutralizar el pH de la soluci\u00f3n para luego secarlo a 80\u00b0C durante 24 horas. Finalmente el precursor fue calcinado a 500\u00b0C.<\/p>\n

Caracterizaci\u00f3n <\/strong><\/p>\n

La estructura cristalina y formaci\u00f3n de la fase de WO3<\/sub> se determin\u00f3 por difracci\u00f3n de rayos-X (DRX). La morfolog\u00eda y tama\u00f1o de part\u00edcula de los materiales fueron investigadas por microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido (MEB). Los valores de energ\u00eda de banda prohibida (Eg) se determinaron por espectroscopia de reflectancia difusa; y el \u00e1rea superficial BET, por absorci\u00f3n de nitr\u00f3geno.<\/p>\n

Pruebas fotocatal\u00edticas <\/strong><\/p>\n

Para las pruebas fotocatal\u00edticas se utiliz\u00f3 un reactor tipo Batch, para evaluar la actividad fotocatal\u00edtica de WO3<\/sub> bajo irradiaci\u00f3n de una l\u00e1mpara de Xe en la degradaci\u00f3n oxidativa de un colorante org\u00e1nico (RhB e IC) y un antibi\u00f3tico (TC). Para ello se coloc\u00f3 una cantidad del fotocotalizador en una proporci\u00f3n 1:1, en relaci\u00f3n a la cantidad de agua con el contaminante org\u00e1nico. La reacci\u00f3n de degradaci\u00f3n fue monitoreada por espectroscopia de UV-vis, y se analizaron muestras cada 30 minutos durante cuatro horas.<\/p>\n

RESULTADOS <\/strong><\/p>\n

Difracci\u00f3n de rayos-X <\/strong><\/p>\n

En la figura 1 se muestran los patrones de difracci\u00f3n de rayos-X en polvos de los materiales sintetizados por el m\u00e9todo de microondas asistidos por hidrotermal; y en la figura 2, los de los materiales preparados por CTAB asistido con ultrasonido. Para las muestras obtenidas directamente por hidrotermal asistidas con microondas durante 30 y 60 minutos, se obtuvo la fase hexagonal (h-W30 y h-W60), del mismo modo las muestras calcinadas a 250\u00b0C tambi\u00e9n presentaron la misma fase (h-W30-250 y h-W60-250). En el caso de las muestras tratadas t\u00e9rmicamente a 500 y 700\u00b0C, \u00e9stas cristalizaron en la fase monocl\u00ednica para ambos tiempos de reacci\u00f3n (m-W30- 500, m-W30-700, m-W60-500 y m-W60-700). Por lo tanto, los materiales calcinados a las m\u00e1s altas temperaturas presentaron una mayor cristalinidad. Asimismo, con respecto a las muestras obtenidas con CTAB asistidas por ultrasonido, se identificaron como W0.1-500, W0.25-500 y W0.5-500 y calcinadas a 500\u00b0C, \u00e9stas presentaron una estructura monocl\u00ednica, independientemente de si fueron preparadas con o en ausencia de CTAB (identificada como W500).<\/p>\n

\"fig_1_diagrama_difraccion\"<\/a><\/p>\n

\"fig_2_diagrama_difraccion\"<\/a><\/p>\n

Morfolog\u00eda <\/strong><\/p>\n

En la figura 3 se muestran las morfolog\u00edas de materiales preparados por el m\u00e9todo de hidrotermal asistido con microondas durante 30 y 60 minutos, a diferentes tratamientos t\u00e9rmicos. Se observaron aglomerados con tama\u00f1os de aproximadamente 500 nm en ambas muestras (30 y 60 minutos) con y sin tratamiento t\u00e9rmico a 250\u00b0C. los aglomerados se formaron con part\u00edculas de menor tama\u00f1o de aproximadamente 20 y 50 nm, como se muestra en las figuras 3a, b (h-W30, h-W30- 250) y e, f (h-W60, h-W60-250), respectivamente. Cuando la temperatura de s\u00edntesis se increment\u00f3 a 500\u00b0C las part\u00edculas se caracterizaron por una morfolog\u00eda ovoide, y con una tendencia a formar aglomerados con tama\u00f1os de part\u00edcula de aproximadamente 50 nm (ver figuras 3c y g). Cuando las muestras se calcinaron a 700\u00b0C, se observ\u00f3 una morfolog\u00eda en forma de ovoide con una superficie lisa y tama\u00f1os de part\u00edculas de aproximadamente 100 nm (ver figuras 3d y h). En la figura 4 se muestran las micrograf\u00edas de las muestras sintetizadas por el m\u00e9todo de ultrasonido, con y sin CTAB tratado t\u00e9rmicamente a 500\u00b0C. Cuando el \u00f3xido se prepar\u00f3 sin CTAB (W500) se observaron part\u00edculas con morfolog\u00eda homog\u00e9nea en forma de nanolaminas rectangulares, cuadradas y ovoides, con un ancho de alrededor de 50 nm y una longitud de 100 a 500 nm (ver figura 4a).<\/p>\n

\"fig_3_analisis_morfologia\"<\/a><\/p>\n

En las muestras obtenidas con CTAB a una relaci\u00f3n molar de 1:0.1 y tratadas t\u00e9rmicamente a 500\u00b0C (W0.1-500), se observ\u00f3 una morfolog\u00eda m\u00e1s uniforme de nanolaminas rectangulares, principalmente, con un ancho de 30 nm y una longitud entre 100 a 200 nm (ver figura 4b). Para las muestras preparadas a una relaci\u00f3n molar de 1:0.25 (W0.25-500), se observ\u00f3 una morfolog\u00eda similar a la muestras W0.1-500, pero con una longitud mayor de aproximadamente 500 nm, como se observa en la figura 4c. En la muestra a una relaci\u00f3n molar de 1:0.5 (W0.5-500) se observ\u00f3 un cambio en la morfolog\u00eda de nanolaminas rectangulares a part\u00edculas ovoides, con un tama\u00f1o de alrededor de 100 nm y de forma irregular, como se muestra en la figura 4d. S\u00f3lo la muestra W0.5-500 present\u00f3 una morfolog\u00eda diferente, la cual es similar a la mostrada por el WO3<\/sub> comercial (ver figura 4e).<\/p>\n

\"fig_4_analisis_MEB\"<\/a><\/p>\n

\u00c1rea superficial y energ\u00eda de banda prohibida <\/strong><\/p>\n

Las propiedades \u00f3pticas de los materiales preparados por hidrotermal asistido con microondas presentan un valor de banda prohibida entre 2.5-2.8 eV; similar al valor reportado en la bibliograf\u00eda. Un valor similar se observ\u00f3 en los materiales preparados con CTAB asistido por ultrasonido. De acuerdo a los resultados obtenidos, los materiales presentaron un valor cercano a 2.6 eV; por lo tanto, absorben en la regi\u00f3n del visible. El \u00e1rea superficial de los materiales preparados por el m\u00e9todo de hidrotermal asistido por microondas obtenidos de forma directa y sin recibir tratamiento t\u00e9rmico posterior presentaron los valores de \u00e1rea m\u00e1s altos entre 113.5 a 111.8 m2<\/sup> g-1<\/sup>. Por otro lado, los materiales obtenidos a 500 y 700\u00b0C presentaron las menores \u00e1reas, las cuales se encuentran alrededor de 12.7 a 1.8 m2<\/sup> g-1<\/sup>. Es claro observar que conforme se increment\u00f3 la temperatura de calcinaci\u00f3n, el \u00e1rea superficial disminuye. En el caso de los materiales sintetizados por ultrasonido con CTAB y calcinados a 500\u00b0C, presentaron valores de \u00e1rea entre 8.7 y 4.4 m2<\/sup> g-1<\/sup>, la variaci\u00f3n del \u00e1rea superficial en estos materiales se debe principalmente a la cantidad de CTAB utilizada en el proceso de s\u00edntesis.<\/p>\n

Actividad fotocatal\u00edtica <\/strong><\/p>\n

La actividad fotocatal\u00edtica del WO3<\/sub> sintetizado por el m\u00e9todo de microondas asistido por hidrotermal fue evaluada en la degradaci\u00f3n de rodamina B (rhB), \u00edndigo carm\u00edn (IC) y tetraciclina (TC) en disoluci\u00f3n acuosa bajo irradiaci\u00f3n de una l\u00e1mpara de Xen\u00f3n de 6000 K. La figura 5 muestra la degradaci\u00f3n de rhB (5 mg.L-1) con las diferentes muestras de WO3 sintetizadas utilizadas como fotocatalizador. Despu\u00e9s de 240 minutos de exposici\u00f3n a la l\u00e1mpara de xen\u00f3n, todas las muestras de WO3<\/sub> decoloraron en un alto porcentaje la soluci\u00f3n de rhB.<\/p>\n

\"fig_5_degradacion_fotocatalitica\"<\/a><\/p>\n

Todas las muestras exhibieron mejor resultado que el WO3<\/sub> comercial. En particular, las muestras m-W30-500 y m-W30- 700 decoloraron en 100% la soluci\u00f3n de rhB. Aunque las actividades fotocatal\u00edticas de las muestras de WO3<\/sub> fueron similares, las muestras sintetizadas a altas temperaturas (mW30-700 y m-W60-700) mostraron una ligera mejor\u00eda en la capacidad de decoloraci\u00f3n de la rhB en comparaci\u00f3n con las muestras sintetizadas a baja temperatura (m-W30-500 and m-W60-500).<\/p>\n

Estos resultados indican que la temperatura a la cual los polvos de WO3\u00a0<\/sub>fueron tratados t\u00e9rmicamente juega un rol importante, en funci\u00f3n del tiempo de la reacci\u00f3n de microondas-hidrotermal en las propiedades fotocatal\u00edticas del WO3<\/sub> . Estos resultados difieren de la caracterizaci\u00f3n restante de las muestras, en particular de las propiedades f\u00edsicas relacionadas a la morfolog\u00eda y las propiedades superficiales, las cuales no fueron influenciadas por el tiempo de la reacci\u00f3n de microondas-hidrotermal. En contraste, significativas diferencias se observaron en las propiedades f\u00edsicas, cuando la temperatura para la preparaci\u00f3n del WO3<\/sub>\u00a0se modific\u00f3.<\/p>\n

Asimismo, aunque se observaron diferencias notables en los valores del \u00e1rea de superficie de muestras preparadas con el mismo tiempo de reacci\u00f3n (30 o 60 min), el \u00e1rea de superficie no influye significativamente en la actividad del WO3<\/sub> . En este sentido, el factor que gobierna la actividad fotocatal\u00ed- tica de las nanopart\u00edculas de WO3<\/sub> es el grado de cristalinidad del fotocatalizador. Debido a que las muestras que presentaron una estructura hexagonal (h-W30, h-W30-250, h-W60 and h-W60-250) mostraron una fuerte adsorci\u00f3n de la soluci\u00f3n de rhB, las pruebas fotocatal\u00edticas no se realizaron con estas muestras.<\/p>\n

La figura 6 muestra la degradaci\u00f3n fotocatal\u00edtica de IC (30 mg.L-1) con las diferentes muestras de WO3<\/sub> sintetizadas por microondas-hidrotermal utilizadas como fotocatalizador bajo irradiaci\u00f3n de una l\u00e1mpara de xen\u00f3n. Se observ\u00f3 que la velocidad de decoloraci\u00f3n del IC fue m\u00e1s alta que la de rhB, a pesar de que la concentraci\u00f3n de IC es seis veces m\u00e1s alta que la de rhB. Con la excepci\u00f3n de la muestra m-W60-500, todas las muestras fueron capaces de decolorar 100% la soluci\u00f3n del IC en 180 minutos. Estas pruebas son indicativas de que es factible la eficiente decoloraci\u00f3n de la rhB e IC con el WO3<\/sub> como fotocatalizador.<\/p>\n

\"fig_6_degradacion_fotocalitica\"<\/a><\/p>\n

La figura 7 muestra la degradaci\u00f3n fotocatal\u00edtica con TC (20 mg.L-1) en la presencia de m-W30-700 como fotocatalizador bajo irradiaci\u00f3n de una l\u00e1mpara de xen\u00f3n. En esta prueba s\u00f3lo se utiliz\u00f3 la muestra que exhibi\u00f3 la mejor actividad fotocatal\u00edtica en la degradaci\u00f3n de rhB e IC. Despu\u00e9s de 240 minutos de irradiaci\u00f3n, la muestra m-W30-700 pudo degradar alrededor de 50% la soluci\u00f3n de TC, y mostr\u00f3 mejor actividad fotocatal\u00edtica que el WO3<\/sub> comercial.<\/p>\n

\"fig_7_degradacion_fotovoltaica\"<\/a><\/p>\n

Asimismo, la actividad fotocatal\u00edtica del WO3<\/sub> sintetizado por el m\u00e9todo de ultrasonido asistido con CTAB se eval\u00fao en la degradaci\u00f3n de rodamina B (rhB) e \u00edndigo carm\u00edn (IC) en disoluci\u00f3n acuosa bajo irradiaci\u00f3n de una l\u00e1mpara de xen\u00f3n de 6000 K. La figura 8 muestra la degradaci\u00f3n de rhB (5 mg.L-1) con las diferentes muestras de WO3<\/sub> sintetizadas utilizadas como fotocatalizador. Despu\u00e9s de 240 minutos de irradiaci\u00f3n de la l\u00e1mpara de xen\u00f3n, se observ\u00f3 que todas las muestras exhibieron mejores resultados que la muestra sin CTAB (W500) y el WO3<\/sub> comercial. En general, todas las muestras fueron capaces de decolorar la soluci\u00f3n rhB en una gran medida, y las que revelaron la mejor actividad fotocatal\u00edtica fueron\u00a0las preparadas a baja concentraci\u00f3n de CTAB (W0.1-500 y W0.25-500) y, en consecuencia, las que presentaron el valor de \u00e1rea superficie mayor que la muestra sin CTAB.<\/p>\n

\"fig_8_degradacion_fotovoltaica\"<\/a><\/p>\n

La figura 9 muestra la actividad fotocatal\u00edtica de WO3<\/sub> con y sin CTAB en la degradaci\u00f3n de IC (30 mg.L-1), que observa una mayor actividad que con la rhB a pesar de que la concentraci\u00f3n de IC fue seis veces mayor. Esto se debe a sus respectivos coeficientes de extinci\u00f3n molar de cada uno de los colorantes. Todas las muestras presentan mejor actividad fotocatal\u00edtica que la muestra sin CTAB y el WO3 comercial. Despu\u00e9s de 120 minutos de exposici\u00f3n a la l\u00e1mpara de xen\u00f3n las muestras con CTAB (W0.1 -500, W0.25 -500 y W0.5- 500) fueron capaces de decolorar en casi 100% de la soluci\u00f3n IC, y la que revel\u00f3 mejor la actividad fue la W0.1-500, es decir, la muestra que presenta el valor m\u00e1s alto \u00e1rea de superficial.<\/p>\n

\"fig_9_degradacion_fotovoltaica\"<\/a><\/p>\n

En este m\u00e9todo de s\u00edntesis, el principal factor que influye en la actividad de las muestras de WO3<\/sub> es la morfolog\u00eda de nanolaminas rectangulares, la cual se vio favorecida cuando se sintetiz\u00f3 el WO3<\/sub> a bajas concentraciones de CTAB. Debido a que una alta concentraci\u00f3n de CTAB las part\u00edculas de WO3<\/sub> se aglomeran para obtener una morfolog\u00eda de las part\u00edculas ovoides principalmente. Por lo tanto, estos experimentos revelan que los factores que gobiernan la actividad fotocatal\u00edtica de las muestras WO3<\/sub> sintetizadas en este m\u00e9todo son principalmente la morfolog\u00eda de nanolaminas rectangulares y la adici\u00f3n a bajas concentraciones de CTAB.<\/p>\n

En t\u00e9rminos generales, se concluye que le WO3<\/sub> por los diferentes m\u00e9todos de s\u00edntesis es un buen fotocatalizador para la degradaci\u00f3n no s\u00f3lo de colorantes (rhB y IC), sino de antibi\u00f3ticos (TC) en disoluci\u00f3n acuosa bajo irradiaci\u00f3n de una l\u00e1mpara de Xen\u00f3n.<\/p>\n

An\u00e1lisis de carb\u00f3n org\u00e1nico total (COT) <\/strong><\/p>\n

Mediante el an\u00e1lisis de carb\u00f3n org\u00e1nico total (TOC) se determin\u00f3 el grado de mineralizaci\u00f3n de los contaminantes org\u00e1nicos empleados en las pruebas fotocatal\u00edticas con el WO3<\/sub> , bajo irradiaci\u00f3n de una l\u00e1mpara de xen\u00f3n de 6000 K. S\u00f3lo estas pruebas se realizaron con los colorantes org\u00e1nicos para descartar que no s\u00f3lo la soluci\u00f3n de estos compuesto se estuviera decolorando y confirmar que realmente se degrada (mineralizando) la rhB y IC, caso contrario al que presenta la tetraciclina, ya que es incolora; por lo tanto, no presenta este problema.<\/p>\n

Para estos experimentos se seleccion\u00f3 el m\u00e9todo de s\u00edntesis con el que se obtuvieron los mejores resultados: ultrasonido asistido con CTAB y en particular se seleccionaron las muestras que presentaron la mejor actividad fotocatal\u00edtica en la degradaci\u00f3n de rhB y IC (W0.25-500 for rhB and W0.1- 500 for IC).<\/p>\n

Se modific\u00f3 la concentraci\u00f3n inicial de rhB para el an\u00e1lisis de COT a una concentraci\u00f3n de 50 mg\/L y para el IC de 100 mg\/L, con el objetivo de minimizar el error experimental en la medici\u00f3n. Los resultados muestran que el grado de mineralizaci\u00f3n alcanzado despu\u00e9s de 96 horas de irradiaci\u00f3n de la l\u00e1mpara de xen\u00f3n fue 92% la soluci\u00f3n de rhB y 50% la del IC (ver figura 10).<\/p>\n

\"fig_10_variacion_COT\"<\/a><\/p>\n

Por lo tanto, se observ\u00f3 casi la completa mineralizaci\u00f3n de los colorantes org\u00e1nicos. Adem\u00e1s, esto confirma que no s\u00f3lo es factible el ataque de los grupos crom\u00f3foros de los colorantes org\u00e1nicos, sino tambi\u00e9n los grupos arom\u00e1ticos durante las pruebas fotocatal\u00edticas con el WO3<\/sub> como fotocatalizador.<\/p>\n

CONCLUSIONES <\/strong><\/p>\n

Se obtuvieron satisfactoriamente nanopart\u00edculas de WO3<\/sub> por dos m\u00e9todos de s\u00edntesis: microondas asistido por hidrotermal y ultrasonido asistido con CTAB. Se obtuvieron diferentes morfolog\u00edas en funci\u00f3n del m\u00e9todo de s\u00edntesis. Por lo tanto, el m\u00e9todo de s\u00edntesis influye directamente en la morfolog\u00eda de las part\u00edculas del WO3<\/sub> . La actividad fotocatal\u00edtica se favoreci\u00f3 en funci\u00f3n del m\u00e9todo de s\u00edntesis y su morfolog\u00eda. El m\u00e9todo de s\u00edntesis que mostr\u00f3 las mejores propiedades fotocatal\u00edticas en la degradaci\u00f3n de contaminantes org\u00e1nicos fue\u00a0el m\u00e9todo de ultrasonido asistido con CTAB y la morfolog\u00eda de nanol\u00e1minas rectangulares. El WO3<\/sub> utilizado como fotocatalizador es un material prometedor para su uso en fotocat\u00e1lisis ambiental para la purificaci\u00f3n del agua contaminada por colorantes org\u00e1nicos y antibi\u00f3ticos como la tetraciclina.<\/p>\n

RESUMEN <\/strong><\/p>\n

En el presente trabajo se prepararon nanopart\u00edculas de tri\u00f3xido de tungsteno (WO3<\/sub>) por dos rutas de s\u00edntesis: microondas asistido por hidrotermal y ultrasonido asistido con CTAB. Las nanopart\u00edculas fueron caracterizadas por DRX, MEB, UV-Vis y \u00e1rea superficial mediante la t\u00e9cnica BET. La actividad fotocatal\u00edtica de las muestras sintetizadas por los dos m\u00e9todos de s\u00edntesis se eval\u00fao con la reacci\u00f3n de degradaci\u00f3n de dos colorantes (rodamina B, RhB e \u00edndigo carm\u00edn, IC) y un antibi\u00f3tico (tetraciclina, TC), bajo irradiaci\u00f3n de una l\u00e1mpara de xen\u00f3n. Se encontr\u00f3 que el m\u00e9todo de s\u00edntesis influye directamente en las propiedades fisicoqu\u00edmicas del WO3<\/sub> , en particular en la morfolog\u00eda de sus part\u00edculas y, por consiguiente, en sus propiedades fotocatal\u00edticas. En este sentido, el m\u00e9todo que mostr\u00f3 las mejores propiedades fotocatal\u00edticas del WO3<\/sub> fue el sintetizado v\u00eda ultrasonido asistido con CTAB, con una morfolog\u00eda de nanol\u00e1minas rectangulares.<\/p>\n

Palabras clave:<\/strong> WO3<\/sub>, Contaminantes org\u00e1nicos, Fotocat\u00e1lisis.<\/p>\n

ABSTRACT <\/strong><\/p>\n

In the present work WO3<\/sub> nanoparticles by two synthesis methods were prepared: microwave assisted hydrothermal and ultrasound synthesis method assisted with CTAB. The nanoparticles were characterized by XRD, SEM, UV-vis and surface area by BET method. The photocatalytic activity was evaluated in the degradation reactions of two dyes (rhodamine B, RhB and indigo carmine, IC) and an antibiotic (tetracycline, TC) under Xenon lamp irradiation. It was found that the synthesis method directly influences the physicochemical properties of WO3<\/sub>, in particular in the morphology of particles and photocatalytic properties. On the other hand, the synthesis method that showed the best photocatalytic properties of WO3<\/sub> was the ultrasound synthesis method assisted with CTAB obtained with morphology of rectangular nanoplates.<\/p>\n

Keywords:<\/strong> WO3<\/sub> , Organic pollutants, Photocatalysis.<\/p>\n

Agradecimientos <\/strong><\/p>\n

Los autores agradecen por el apoyo financiero otorgado para la realizaci\u00f3n de este proyecto al Paicyt-UANL 2011-2012, Conacyt FOINS 75\/2012, CNPq M\u00e9xico-Brasil 2012 Clave 174247, CB-220802 y la SEP, for support of Projected PIFI 2011\u20132012 Apoyo al CA-UANL-244 y Promep\/103.5\/13\/ 6644 Apoyo UANL-PTC-744.<\/p>\n

* Universidad Aut\u00f3noma de Nuevo Le\u00f3n, FIC.<\/p>\n

Contacto: dansanm@gmail.com<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Recibido: 23\/09\/15<\/p>\n

Aceptado: 23\/10\/15<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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