Estudio de degradación de colorantes azoicos usando un material semiconductor, oxicloruro de bismuto (BiOCl) de estructura jerárquica

Abstract

El presente trabajo se enfocó en la síntesis de estructura jerárquica 3D del BiOCl, mediante método solvotermal, empleando solventes como metanol (BiOCl-M) y dietilenglicol (BiOCl-D). Se evaluó la actividad fotocatalítica de las muestras con mayor área superficial y cristalinidad (BiOCl-M2 y BiOCl-D1), en la degradación del MO, bajo luz UV, cuyos resultados mostraron que el material sintetizado con metanol (BiOCl-M2) presentó mayor eficiencia en la degradación del MO, incluso mayor que el TiO2 P25. El BiOCl sintetizado (BiOCl-M2), presentó una estructura jerárquica microesfera 3D con vacancias de oxígeno, lo que promueve la fotoactividad del BiOCl bajo luz solar, y fue usado para la fotodegradación del RO84, colorante altamente complejo, bajo luz visible. Se probaron diferentes concentraciones de RO84 en solución. Además, con el fin de estudiar el mecanismo de fotodegradación del RO84 bajo luz solar, se llevaron a cabo experimentos de captura de las especies reactivas involucradas en el proceso fotocatalítico (O2•-, h+ y ●OH). Con base en los resultados, se observó que los huecos y el radical superóxido, son las principales especies que participan en el proceso de fotodegradación del RO84. Por último, con el fin de conocer si el BiOCl efectuaba la fotodegradación de los colorantes bajo luz solar por un proceso de sensibilización del colorante, como ocurre en algunos casos, o por su potencial fotocatalítico, se llevó a cabo la fotodegradación del acetaminofén (ACT), que es una molécula que no puede ser excitada bajo iluminación de luz visible, determinándose con esto, que el proceso es fotocatalítico. Los resultados mostraron que la estructura jerárquica tipo microesfera del BiOCl es un fotocatalizador excepcional en la degradación fotocatalítica del RO84 y ACT bajo luz solar, logrando una eficiencia de fotodegradación aproximadamente del 96% en ambas moléculas orgánicas.