Síntesis de oxihaluros de bismuto BiOX (X= Cl, Br, I) para su aplicación como fotocatalizadores en la purificación de aire por eliminación de gases tipo NOₓ.

Montoya Zamora, Juana María (2017) Síntesis de oxihaluros de bismuto BiOX (X= Cl, Br, I) para su aplicación como fotocatalizadores en la purificación de aire por eliminación de gases tipo NOₓ. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

RESUMEN: En la presente investigación se llevó a cabo la síntesis de BiOX (X =Cl, Br, I) mediante coprecipitación y por irradiación con microondas en medio acuoso, modificando parámetros como la temperatura de síntesis, la concentración del ion haluro y la concentración de EDTA como agente estructurante y retardante de la reacción, con el propósito de potenciar la actividad fotocatalítica de los oxihaluros en la reacción de fotooxidación de NO en fase gaseosa. Los resultados mostraron que la actividad fotocatalítica de diversas fases dentro del sistema BiOX (X =Cl, Br, I) fue sustancialmente mejorada por el empleo de condiciones de síntesis específicas, mismas que llevaron a obtener materiales con alta área superficial, partículas con morfología de microesferas, con baja recombinación de carga, con un crecimiento preferencial cristalino y con la presencia de EDTA en la superficie del fotocatalizador. Todos estos factores contribuyeron positivamente a la obtención de fotocatalizadores con altos grados de conversión de NO, siendo los materiales BiOI, BiOBr y BiOCl preparados por coprecipitación los que alcanzaron los valores más altos con 98, 94 y 92%, respectivamente. Los BiOX sintetizados fueron estables durante la fotooxidación de NO al ser sometidos a diferentes ciclos fotocatalíticos. Al ser evaluados en condiciones de alta humedad relativa fueron altamente selectivos al generar como subproductos de la fotooxidación de NOx principalmente iones nitratos con una selectividad (S) de 79.5, 98.9 y 98.8% para BiOI, BiOBr y BiOCl, respectivamente. Mediante el uso de captadores de especies reactivas se determinó que el ion superóxido (O2ˉ) tiene un papel determinante en la conversión de NO a nitratos. Los BiOX fueron incorporados a matrices de recubrimientos tipo polimérico y cementante para evaluar su actividad fotocatalítica en la reacción de fotooxidación de NO. El mejor desempeño fotocatalítico fue obtenido para los recubrimientos cementantes que utilizaron como material activo BiOBr y BiOCl con grados de conversión de NO de 25 y 23%, respectivamente. El BiOI fue incorporado en diferentes formulaciones de recubrimiento cementante con la finalidad de incrementar su actividad fotocatalítica variando el tipo de resina, la cantidad de resina en la formulación, la cantidad de fotocatalizador y la morfología del fotocatalizador. El mayor desempeño fotocatalítico fue obtenido cuando se eliminó la resina de la formulación de recubrimiento cementante y se incorporó el BiOI en 1% alcanzando un grado de conversión de NO del 35%. Las contribuciones científicas derivadas de esta investigación son:  La obtención de BiOI con mayor área superficial preparado por síntesis en medio acuoso.  La obtención de BiOX con alto grado de conversión de NOx y alta selectividad.  La obtención de un recubrimiento cementante fotocatalítico, activo en la región visible empleando como fotocatalizadores BiOI y BiOBr, con buen grado de conversión de NOx.1

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