Responsable: JAIME JIMENEZ BECERRIL

Objetivos:

General

Estudio del efecto de la radiación gamma y rayos X en semiconductores fotocatalizadores.

Particulares

1. Caracterizar los óxidos semiconductores comerciales a emplear antes y después de su irradiación.

2. Estudiar las especies radicales formadas en los materiales semiconductores por la irradiación ionizante.

3. Degradar 4-clorofenol y azul de metileno en solución acuosa por radiólisis.

4. Degradar por catálisis inducida por radiación gamma el 4-clorofenol y azul de metileno, utilizando TiO₂ y ZnO como catalizadores.

5. Degradar por fotocatálisis con luz ultravioleta, utilizando TiO₂ y ZnO como catalizadores.

Antecedentes:

Se ha observado que dosis de 50 kGy de radiación gamma no producen cambios en la estructura cristalina o en la superficie de los óxidos de titanio, aluminio y silicio. Mientras que el pH de la solución afecta significativamente al proceso de degradación del 4-clorofenol. Por otro lado, la adición de los óxidos al proceso de irradiación con gamas del ⁶⁰Co de soluciones de 4-clorofenol, provoca una mayor degradación con respecto a soluciones sin óxidos, en relación directa entre la cantidad de óxido utilizado y el grado de la degradación. Para poder observar un incremento en la degradación radiocatalítica de 4-clorofenol con respecto a la radiólisis, es necesaria la presencia de O₂ en la reacción, esto sugiere una similitud con la degradación fotocatalítica. La cinética del proceso radiocatalítico fue ajustado al modelo de Avrami-Erofeev el cual sugiere una reacción autocatalítica, y la formación de núcleos reactivos, el modelo de cinética de segundo orden sólo fue adecuado para la degradación radiolítica de 4-clorofenol con radiación gamma de ⁶⁰Co.

Beneficios:

Aplicable en el área ambiental, ya que se utilizan los óxidos en la degradación de compuestos orgánicos.

Logros Obtenidos:

Durante 2010 se irradiaron óxidos de titanio a 500, 1000 y 1500 kGy con radiación gamma del cobalto-60 y se obtuvo que los óxidos irradiados a 500 y 1500 kGy degradan más que el óxido sin irradiar y el irradiado a 500 kGy.

Dosis de radiación gamma de 1 Gy del Cs-137 y 0.5 Gy de rayos X con energía de 100 KeV no producen degradación de 4-clorofenol, de igual forma, la adición de los óxidos de aluminio y silicio no provoca degradación.

La degradación observada cuando se adiciona óxido de titanio en los experimentos con rayos X con energía de 100 keV, se explica por la mayor transferencia de energía (LET) que proporcionan los rayos X.

Se determinó un tiempo de estabilización entre el óxido y la solución de 15 minutos, previo a experimentos de fotocatálisis.

Se realizaron experimentos de radiocatálisis y radiólisis, con lo que se determinó que la radiocatálisis es mejor método comparado con la radiolisis.

Con los resultados obtenidos se presentaron trabajos en congresos internacionales y nacionales,  obtención de dos tesis de licenciatura y  se están redactando documentos para artículos y publicación de los mismos.

Vinculación:

Instituto Tecnológico de Toluca