Influence of the concentration of iron on the structural, adsorption, and photocatalytic activity in the degradation of a textile dye in mesoporous catalysts

Resumen

Los catalizadores mesoporosos cargados con TiO₂ y dopados con hierro se prepararon utilizando el método sol-gel. Se caracterizaron físicamente mostrando que el hierro en sus estructuras favorecía la formación de la fase cristalina anatasa. El área superficial para todos los catalizadores dopados con hierro disminuyó, pero al mismo tiempo la presencia de hierro aumentó el volumen y el diámetro de los poros obteniendo catalizadores con mayor actividad catalítica por la modificación de las propiedades texturales. La principal especie de hierro fue Fe₂O₃, determinada porXPS (X-ray photoelectron spectroscopy). Los catalizadores se probaron en la degradación del colorante RB69 (Reactive Blue 69). Los resultados confirman que el aumento de la concentración de hierro en la superficie de los catalizadores aumentó el porcentaje de eliminación de materia orgánica medida como carbono orgánico total (TOC) y demanda química de oxígeno (DQO). El hierro en esos catalizadores estaba fuertemente ligado en su superficie, el hierro en dióxido de titanio (P25) perdió una gran cantidad pasando inmediatamente al agua donde realizó un proceso foto-Fenton. El mejor resultado para la degradación del tinte se obtuvo utilizando el catalizador dopado con la mayor concentración de hierro soportado sobre SBA-15 (Santa Barbara amorphous catalyst). Este catalizador se puede utilizar durante cuatro ciclos sin perder actividad catalítica. Este resultado muestra un mejor rendimiento que el P25 y el P25 dopado con la misma concentración de hierro.