NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE TITANIO

NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE TITANIO ((TiO2)

titanium-dioxideLas nanopartículas de óxido de titanio (TiO2), es decir, que su tamaño está comprendido entre 1-100 nm. Su pequeño tamaño hace que la relación superficie/volumen crezca y por tanto que presenten mejores propiedades.

Las nanopartículas de óxido de titanio, TiO2, se usan en sistemas de descontaminación solar de agua, en la industria cosmética, tal como los bloqueadores y diversas cremas y maquillantes entre otros, en alimentos, en sistemas de limpieza del medio ambiente, con capacidad para eliminar agentes contaminantes presentes en el medio ambiente, en sistema de la salud y diversos dispositivos electrónicos, entre otros.

Aquí revisaremos brevemente los sistemas de descontaminación solar de aguas consisten en la tecnología de colectores cilindro-parabólico, los cuales concentran la luz solar sobre un tubo transparente de vidrio que se usa como receptor, dentro de este fotorreactor la porción ultravioleta del espectro solar activa un sensibilizador en un proceso que acaba produciendo especies reactivas[1,2].

La luz promueve reacciones de oxidación iniciadas por la presencia de radicales libres. El efecto fotocatalítico del dióxido de titanio TiO2, se puso en evidencia desde 1972 cuando Honda y Fujishima descubrieron que expuesto al sol, el TiO2 podía producir la disociación fotocatalítica del agua [5]. Este efecto se basa en la absorción de una pequeña fracción de radiación ultravioleta (UV) del espectro electromagnético solar, para provocar una reacción de oxidación [3-5]. El valor del ancho de banda del TiO2 (~3.2 eV), adecuado para poder usar radiación solar como fuente de excitación para generación del par electrón-hueco.

La luz promueve reacciones de oxidación iniciadas por la presencia de radicales libres, para que estos procesos se lleven a cabo es necesaria la presencia de agentes oxidantes, los que permiten la formación de dichos radicales, de los cuales los  más reconocidos y utilizados son el peróxido de hidrógeno, el ozono, etc. Entre los distintos procesos de aplicación para el tratamiento de aguas, la combinación de radiación ultravioleta y el peróxido de hidrógeno es muy interesante cuando se desea una agua con un alto grado de pureza [2-5 ].

Presentamos la preparación y caracterización de las nanopartículas de  oxido de titanio.

 

Síntesis y caracterización de nanopartículas de dióxido de titanio obtenidas por el método de sol-gel Daniela Guadalupe Luna Gazcón (159781) y María José Bocarando Aguilar (159878) — Created using Powtoon — Free sign up at http://www.powtoon.com/youtube/ — Create animated videos and animated presentations for free.

 

 

Es importante conocer la estructura electrónica

El dióxido de titanio TiO2, es prácticamente un aislante debido a que tiene un ancho de banda de 3.2 eV. Sin embargo, por razones termodinámicas, su estructura es deficiente en oxígeno, lo cual origina estados localizados cerca de la banda de conducción dándole características de semiconductor [1-3].

Como un metal de transición, la estructura del TiO2 presenta las bandas originadas por los orbitales tipos T2g y eg asociados con el grupo de simetría puntual Oh (Octaédrica).  Los centroides de estos orbitales están separados por 3.2 eV, como consecuencia del campo cristalino creado por los oxígenos sobre los orbitales d del ión titanio.

El TiO2 requiere una longitud de onda que cae en la región UV. Dado que al menos  ~5 % del flujo solar que incide sobre la superficie de la tierra cae en este régimen espectral (La luz solar consiste de ~5% UV, ~43 % visible, y ~52% Infrarojo), la utilización de la luz solar natural para procesos fotoquímicos, o fotocatalíticoas pueden ser mejoradas llevando la respuesta del band gap del titanio a la región visible des espectro electromagnético [3-5].

El dióxido de titanio TiO2, es prácticamente un aislante debido a que tiene un ancho de banda de 3.2 eV. Sin embargo, por razones termodinámicas, su estructura es deficiente en oxígeno, lo cual origina estados localizados cerca de la banda de conducción dándole características de semiconductor [1-3 ].

Como un metal de transición, la estructura del TiO2 presenta las bandas originadas por los orbitales tipos T2g y eg asociados con el grupo de simetría puntual Oh (Octaédrica).  Los centroides de estos orbitales están separados por 3.2 eV, como consecuencia del campo cristalino creado por los oxígenos sobre los orbitales d del ión titanio.

Otras aplicaciones de nanopartículas las puedes encontrar en el siguiente enlace:

https://nanofarmacomedicina.wordpress.com/nanoparticulas/

 

Para mayor información, consultar las referencias.

[1] Malato S., Blanco J., Vidal A., Richter C. Review, Photocatalysis with solar energy at a pilot-plant scale: an overview. Applied Calatysis B: Enviromental, 37 (2002) 1-15.

[2] Garcés G. L. F., Mejía F. E. A., Santamaria A. J. J. Fotocatálisis como alternativa para el tratamiento de aguas residuales. Revista Lasillista de Investigación, 1, (2004), 83-92.

[3] Malato S., Fernández-Ibañez P., Maldonado M. I., Blanco J., Gernjak W. Decontamination and desinfectión of water by solar photocatalysis: Recent overview and trends.  Catalysis Today, 147, (2009), 1-59.

[4] Girish K. S., Gomathi D. L. Review on modified TiO2 photocatalysis under UV/Visible light: selected results and related mechanisms on interfacial charge carrier transfer dynamics. J. Phys. Chem. A. 115, (2011), 1311-1341.

[5] A. Linsebigier A., Lu G., Yates J. T. Photocatalysis on TiO2 surfaces: Principles, mechanisms, and select results. Chem. Rev. 95, 1995, 735-758.