Síntesis y caracterización de nanopartículas de tio2 y zro2 dopadas con cationes de metales de transición. Aplicaciones como nanopigmentos y en fotocatálisis

Abstract

En la presente tesis doctoral se pretende por una parte sintetizar en la escala nanométrica pigmentos cerámicos clásicos de uso industrial, como son el pigmento de color amarillo V-ZrO2, y el pigmento de color naranja-amarillo Cr,Sb-TiO2, mediante métodos de síntesis no convencionales. Para llevar a cabo dichas síntesis se van a utilizar dos métodos de síntesis relativamente sencillos y fácilmente reproducibles a escala industrial, como son el método del poliol y el método hidrotermal, los resultados que se obtengan mediante los dos métodos serán comparados y se hará hincapié en sus ventajas e inconvenientes. Las composiciones nominales estudiadas serán en el caso del VxZr1-xO2 valores 0 ≤ x ≤ 0.1 y en el del CrxSbxTi1-2xO2 valores 0 ≤ x ≤ 0.2. El interés de estas síntesis nanométricas recae en solventar un problema real actual de la industria cerámica, relacionado con el uso de la tecnología de impresión por inyección de gota a demanda (DOD-IJP). Esta tecnología, que en la actualidad es ampliamente utilizada, requiere de pigmentos con diámetros de tamaño de partícula por debajo de 1 micrómetro, para evitar la obturación de los cabezales de impresión. Para obtener información de los nanopigmentos sintetizados se van a utilizar técnicas de caracterización habituales en nanopartículas como son la difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja, espectroscopia Raman, espectroscopia ultravioleta-visible de reflectancia difusa, microscopía electrónica de barrido, microscopía electrónica de transmisión, espectroscopia de dispersión de energías de rayos X, potencial Z y coordenadas cromáticas CIELab. Mediante un ensayo sencillo los nanopigmentos obtenidos serán además testeados junto a una frita comercial en un proceso de esmaltado para comprobar la idoneidad de los mismos. Por otra parte, el creciente interés de las nanopartículas no solo es debido a su tamaño, sino que, con la disminución de tamaño, el nanomaterial puede modificar sus propiedades respecto al mismo material con tamaño micrométrico y presentar propiedades nuevas como magnetismo o actividad catalítica. Teniendo en cuenta esto último y ya que es bien conocida la actividad fotocatalítica de diferentes materiales basados en TiO2 en forma de nanoestructuras y/o disoluciones sólidas con iones, se estudiará la actividad fotocatalítica de nanopartículas de anatasa dopada con Sb y Cr, en la degradación de un contaminante orgánico modelo, el naranja de metilo.