Preparación de Materiales Fotocatalizadores Basados en Bi4Ti3O12 Dopados con Metales de Transición

Abstract

La producción de hidrógeno a partir de agua mediante el empleo de semiconductores cerámicos con propiedades fotocatalíticas ha adquirido especial relevancia en los últimos años, debido a su potencial uso para la obtención de hidrógeno de un modo directo y limpio. En la búsqueda de nuevos materiales que presenten propiedades fotocatalíticas en la región visible del espectro solar, el dopado con metales de transición ha demostrado ser un método eficaz de adecuar los valores de band gap del semiconductor. En este trabajo se aborda el estudio del efecto de la adición de distintos dopantes (Fe, Ni, Cr, Mn, Co, Cu) sobre la estructura y valor de band gap del Bi4Ti3O12, con el objetivo de mejorar su actividad fotocatalítica y hacerlo activo en el visible. En este sentido se han preparado materiales dopados basados en BIT por procesamiento en estado sólido, obteniéndose distintas proporciones de una fase adicional con estructura tipo silenita, Bi12TiO20. Como consecuencia del dopado se produce un desplazamiento de los espectros de absorción a mayores longitudes de onda, y por tanto a menores valores del band gap. Los valores obtenidos de los band gaps son bastante prometedores para muchas de las composiciones, promoviendo el estudio de sus propiedades fotocatalíticas.

The production of hydrogen from water using ceramic semiconductors with photocatalytic properties has gained special relevance in the last years, due to their potential use for the generation of hydrogen in a direct and clean way. Doping with transition metals has demonstrated to be an effective method to obtain new active photocatalysts in the visible range of the solar spectrum by changing the band gap of the material. In this paper we study the effect of the addition of various dopants (Fe, Ni, Cr, Mn, Co, Cu) in the structure and band gap of Bi4Ti3O12, in order to improve its photocatalytic activity and make it visible light active. Accordingly, doped BIT based materials have been obtained by solid state processing and different amounts of an additional phase with sillenite structure, Bi12TiO20, have been detected. With the dopant a shift of the absorption spectra is produced towards higher wavelengths and consequently towards lower band gap values. The band gap values obtained for many of the prepared compositions are quite promising, promoting the study of their catalytic properties.