Efecto del contenido de bismuto en películas delgadas de tio2:bi sobre su desempeño fotocatalítico

Abstract

En este trabajo se reporta la síntesis de películas delgadas de dióxido de titanio (TiO2) modificadas con diferentes contenidos de bismuto (Bi), se utilizó el método de sol-gel para obtener la solución precursora, que se dispersó sobre un sustrato de vidrio usando la técnica de depósito por giro. Las películas obtenidas se trataron térmicamente a 450°C por 3 horas con el propósito de obtener el TiO2 y favorecer la formación de la estructura cristalina anatasa. La caracterización estructural, morfológica, óptica, determinación de la composición química elemental y el entorno químico de las películas se determinaron mediante técnicas como difracción de rayos X (DRX), espectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido (MEB), espectroscopía Ultravioleta-Visible (UV-Vis), espectroscopía de dispersión de energía de rayos X (EDS), y espectroscopía fotoelectrónica de Rayos X (XPS). La caracterización composicional mostró que el contenido de Bi varia de 1.8 a 31.6 % at. Los resultados del análisis estructural indicaron que el método de obtención de las películas delgadas favorece la formación de TiO2 fase anatasa y la adición de Bi promueve la formación de titanato de bismuto (Bi4O12Ti3). Las imágenes obtenidas por MEB muestran que la homogeneidad en la morfología de las películas se modificó con el incremento de la cantidad de bismuto. Los valores de energía de banda prohibida de las películas de TiO2:Bi no se modificaron con la adición 1.8 at. % Bi, sin embargo, a partir de 7.1 % at. Bi se empezó a notar una disminución y el valor mínimo obtenido fue de 2.72 eV. La actividad fotocatalítica se evaluó en la reacción de degradación de soluciones del colorante verde de malaquita base carbinol (10μmol/l), que fue utilizado como molécula modelo, la película que corresponde a 24.5 % at. Bi fue la que presentó mayor actividad fotocatalítica.