PELÍCULAS DELGADAS DE TiO2 MODIFICADO CON Co PARA SU APLICACIÓN EN SISTEMAS ELECTROCATALÍTICOS Y FOTOCATALÍTICOS

Abstract

En este trabajo se reporta la síntesis de películas delgadas de óxido de titanio (TiO2) modificadas con cobalto (Co). Los depósitos se realizaron utilizando una configuración alternativa a la ablación láser, conocida como deposito por láser pulsado de haces cruzados, (Crossed Beam Pulsed Laser Deposition, CBPLD). El objetivo principal fue obtener materiales multifuncionales con aplicaciones potenciales como electrodos en sistemas electroquímicos, así como fotocatalizadores para la degradación de moléculas orgánicas presentes en aguas residuales. Se obtuvieron películas con diferente contenido de cobalto con estructura cristalina correspondiente a la fase rutilo del TiO2. Los resultados mostraron que para el máximo contenido de cobalto incorporado en la película, se forma titanato de cobalto (CoTiO3), la resistividad disminuye hasta valores del orden de 1.6 x 10-2 ohm-cm, mientras que la brecha óptica se redujo de valores de 2.9 hasta 2 eV. Se encontró que las películas con un contenido de cobalto de 2.8 % at. daban los mejores resultados de desempeño electrocatalítico. Para la reacción de desprendimiento de oxígeno (RDO) en medio alcalino, KOH 0.5 M, genera densidades de corriente de hasta 8.3 mA/cm2 a 1400 mV vs NHRE; mientras que en la reacción de reducción de oxígeno (RRO) se tiene una reacción multielectrónica vía 4 electrones, con una energía de activación de 20 KJ/mol. Se evaluó la actividad fotocatalítica de los materiales preparados en la degradación de soluciones de verde de malaquita (10 μmol/l) y de los analgésicos naproxeno y diclofenaco presentes en aguas residuales. El fotocatalizador se activó con luz visible (404 nm) y ultravioleta (254 nm). Los resultados mostraron que se degrada el 96 % de verde de malaquita, el 35 % de naproxeno y el 54 % de diclofenaco después de 5 horas de irradiación con luz UV; mientras que con luz visible se alcanzaron porcentajes de 70 %, 18 % y 40 % respectivamente. Los resultados obtenidos muestran que la modificación con cobalto permite mejorar las propiedades fotocatalíticas y electrocatalíticas del TiO2 sin modificar.