Estudio morfológico de nanoestructuras de trióxido de molibdeno y renio y su reacción fotocatalítica

Abstract

A nivel mundial, diariamente se producen alrededor de 2 millones de toneladas de contaminantes que se vierten en el suministro público y la fotocatálisis heterogénea es considerada la técnica de remediación ambiental más respetuosa con el medio ambiente, ya que favorece la degradación del contaminante. Su funcionamiento requiere de actividad fotoquímica del material, estabilidad química y no toxicidad del catalizador. Los óxidos metálicos son uno de los materiales mayormente utilizados en la aplicación, sin embargo, para mejorar la actividad del material es necesario refinar el mismo, modificando, por ejemplo, la morfología y/o tamaño.

En este contexto, el presente trabajo busca sinterizar óxidos metálicos nanoestructurados utilizando precursores de metales procesados en Chile. En particular, se analizará el caso del trióxido de molibdeno y el trióxido de renio como agentes de remediación ambiental, fabricando partículas con diferentes morfologías, las cuales se evaluarán sus actividades fotoquímicas y fotocatalíticas para la degradación de tintes modelos catiónico y aniónico.

Mediante los métodos hidrotermal y sol-gel, se logró obtener un set de cuatro morfologías principales de MoO_3 con dimensiones de 1D, 2D y 3D. Para el ReO_3, mediante el método hidrotermal y de oxidación térmica, se lograron 2 morfologías preferentes de dimensiones 0D y 3D. En ambos casos, el método hidrotermal permitió obtener la fase hexagonal; para el MoO_3 esta fase es considerada metaestable, mientras que para el ReO_3 se ha reportado en condiciones de alta presión.

En cuanto al MoO_3, se observó que el comportamiento fotoquímico es coherente con el rendimiento fotocatalítico. Destaca la morfología acicular debido a la presencia de vacancias de oxígeno detectadas por análisis Raman, mientras que las nanoplacas, sintetizadas por sol-gel, exhiben menor rendimiento. En el caso del ReO_3, sólo se logró un 20% de degradación de tinte utilizando la morfología de nanoesferas.

Finalmente, para el MoO_3, se proyecta estudiar la morfología de nanoplacas obtenida por el método sol-gel, que adsorbieron cerca del 98% del tinte catiónico, para evaluar su potencial como material de adsorción. Para el ReO_3 se proyecta seguir optimizando las condiciones de síntesis y obtener el material sin impurezas; se recomienda ir realizando un análisis de Rietveld. Además, se plantea investigar métodos de reducción de ambos óxidos para obtener los metales correspondientes, conservando la morfología.