Photocatalytic activity in the visible region of high energy milled TiO2:N nanopowders

• Autores: L. Rojas-Blanco, F.J. Espinoza-Beltrán, P.G. Mani-González, R. Ramírez-Bon, G. Zambrano, J. Velásquez-Salazar
• Localización: Revista Mexicana de Física, ISSN-e 0035-001X, Vol. 57, Nº. Extra 2, 2011 (Ejemplar dedicado a: VI International Topical Meeting on Nanostructured Materials and Nanotechnology, Nanotech 2009), págs. 36-40
• Idioma: inglés
• Texto completo no disponible (Saber más ...)
• Resumen
  • español

    En este trabajo, nanopolvos de TiO2:N fueron sintetizados en un molino de bolas de alta energía usando dióxido de titanio comercial (TiO2) en fase cristalina anatasa y urea para introducir nitrógeno en la red de TiO2 con el objetivo de optimizar sus propiedades fotocatalíticas en la región espectral visible. Varias muestras fueron preparadas moliendo una mezcla de TiO2-urea en polvo durante 2, 4, 8, 12 y 24 horas y caracterizadas por técnicas espectroscópicas y analíticas. Los resultados de difracción de rayos X (DRX) mostraron la coexistencia de las fases cristalinas anatasa y srilankita de alta presión de TiO2. La microscopía electrónica de barrido (MEB) reveló que el tamaño de grano decrece a alrededor de 200 nm después de 24 horas de molienda. Los datos de espectroscopía por reflectancia difusa en el UV-Vis mostraron un corrimiento en el borde de absorción de 390 a 470 nm debido a la introducción de nitrógeno en las muestras. La actividad fotocatalítica de las muestra de TiO2:N fue evaluada por la degradación del azul de metileno bajo irradiación de luz visible. Encontramos que todas las muesras tienen una actividad fotocatalítica más alta que las del TiO2 sin dopar, lo cual puede ser atribuido al efecto de la introducción de átomo de N. Se realizaron también mediciones de espectroscopía de electrones fotoemitidos por rayos X para confirmar la presencia y enlace químico de los átomos de N en las muestras.

  • English

    In this work, TiO2:N nanopowders were synthesized by high-energy ball milling using commercial titanium dioxide (TiO2) in the anatase crystalline phase and urea to introduce nitrogen into the TiO2 lattice in order to enhance their photocatalytic properties in the visible spectral region. Several samples were prepared by milling a mixture of TiO2-urea powders during 2, 4, 8, 12 and 24 hours and characterized by spectroscopic and analytical techniques. X-ray diffraction (XRD) results showed the coexistence of anatase and the high-pressure srilankite spectroscopic and analytical techniques. X-ray diffraction (XRD) results showed the coexistence of anatase and the high-pressure srilankite TiO2 crystalline phases in the samples. Scanning electron microscopy (SEM) revealed that the grain size of the powder samples decreases to about 200 nm after 24 h of milling. UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy measurement showed a clear red-shift in the order of light absorption form about 390 to 470 nm as consequence of nitrogen doping in the samples. The photocatalytic activity of the TiO2:N samples was evaluated by methilene blue degradation under visible light irradiation. The photocatalytic activity of the TiO2:N samples was evaluated by methylene blue degradation under visible light irradiation. We found that all samples have a higher photocatalytic activity than the undoped TiO2, which can be attributed to the effect of the introduction of N atoms into the TiO2 lattice. X-ray photoelectron spectrosocopy (XPS) measurements were performed to confirm the presence of N and determine its chemical bonding in the samples.