Evaluación de propiedades fotocatalíticas de cemento adicionado con nanopartículas de TiO2-xNx (Oxinitruro de Titanio)

Abstract

En este trabajo de investigación se evaluó la actividad fotocatalítica de pastas de cemento Pórtland adicionadas con nanopartículas de TiO2-xNx (oxinitruro de titanio) mediante la degradación de Rodamina B, así como la influencia de las edades de curado (65 horas y 28 días) en la eficiencia del proceso fotocatalítico. De igual forma se evaluaron también pastas de cemento adicionadas con nanopartículas de TiO2 (dióxido de titanio) a las mismas condiciones con el fin de realizar una comparación en términos de eficiencia. Ambas adiciones fueron caracterizadas mediante DRS, DRX y CHN. Las muestras se prepararon con diferentes porcentajes de adición (0,5%, 1% y 3%) y una relación agua/cemento constante de 0,5. La propiedad fotocatalítica de ambas adiciones fue evaluada en dos fuentes lumínicas (UV y luz visible) diferentes. A 65 horas de curado e iluminadas con luz UV, ambas adiciones obtuvieron un rendimiento similar en las pastas de cemento, mientras que bajo irradiación con luz visible solo el TiO2-xNx presentó actividad. A una edad tardía de curado (28 días) se obtuvo una disminución notable en el rendimiento fotocatalítico. Sin embargo, bajo estas condiciones el TiO2-xNx presentó una mayor eficiencia con ambas fuentes de luz, evidenciando su habilidad de llevar a cabo procesos fotocatalíticos mediante la absorción de fotones de baja energía. Dicha cualidad le permitió al TiO2-xNx mantener su eficiencia, a pesar del aumento de los productos hidratados del cemento a su alrededor.

Abstract: In this study the photocatalytic activity of white Portland cement pastes with added nanoparticles of TiO2-xNx (titanium oxynitride) to two different curing ages (65 hours and 28 days) were studied. Similarly cement pastes with added TiO2 nanoparticles (titanium dioxide) were evaluated to the same conditions in order to make a comparison in efficiency. Both additions were characterized by DRS, XRD and CHN. Samples were prepared by adding different percentages (0.5%, 1% and 3%) and a constant water/binder ratio of 0.5. The photocatalytic property was evaluated by the degradation of the organic pigment Rhodamine B, using two light sources (UV and visible light). To 65 hours of curing time and illuminated with UV light, both additions obtained similar performance in cement pastes while under irradiation with visible light only showed activity TiO2-xNx. At a later curing age a noticeable decrease in the photocatalytic performance was obtained. However the TiO2-xNx presented greater efficiency in both light sources, demonstrating its ability to carry out photocatalytic processes by absorbing photons of lower energy. This quality allows the TiO2-xNx maintain its efficiency even with increasing cement hydration products around.