Investigación

 

Photo-oxidation of water sensitized by TiO₂ and WO₃ in presence of different electron acceptors

 

A. Mills and M.A. Valenzuela*

 

Department of Pure & Applied Chemistry, University of Strathclyde, Thomas Graham Building, 295 Cathedral Street, Glasgow, G11XL, UK.

 

Recibido el 17 de septiembre de 2003;
Aceptado el 7 de octubre de 2003.

 

Abstract

The photo-oxidation of water is studied in presence of UV-light (λ < 400 nm) using titanium dioxide (TiO₂) and tungsten oxide (WO₃,micro-and nano-crystalline) semiconductors in presence of different sacrificial electron acceptors (SEA): Fe(NO₃)₂, Na₂S₂O₈, Ce(SO₄)₂, Co[(NH₃)5Cl]Cl₂, AgNO₃, HgCl₂ and Cu(NO₃)₂. TiO₂ is 5 to 10 times more photoactive than WO₃ with reference to oxygen evolution. Ag ions are the best of the SEAs, for all the semiconductors tested in the photo-redox process. No oxygen evolution is observed when Hg²+ or Cu²+ ions are used as SEAs. The effect of high (10^-2 mol dm^-3) and low (10^-3 mol dm^-3) SEA concentrations is also studied but no common trend is observed. Instead, each system (i.e., SEA+H₂O+Semiconductor) exhibits a different behaviour and the results are rationalised in terms of the spectral and redox potential features of the system.

Keywords: Semiconductor photosynthesis; TiO₂; WO_3; water oxidation; electron acceptor.

 

Resumen

Se estudió la foto-oxidación del agua en presencia de luz UV (λ < 400nm) empleando óxido de titanio (TiO₂) y óxido de tungsteno (WO₃, polvo y nanocristalino) con diferentes aceptores de electrones (AE): Fe(NO₃)₂, Na₂S₂O₈, Ce(SO₄)₂, Co[(NH₃)₅ Cl] Cl₂, AgNO₃, HgCl₂ y Cu(NO₃)₂.. En general, el TiO₂ presentó la mayor fotoactividad, produciendo entre 5 y 10 veces más oxígeno que el WO₃. En cuanto a las especies iónicas utilizadas en el proceso redox, los iones Ag+ fueron los más efectivos con los tres semiconductores. No se detectó la evolución de oxígeno cuando se utilizaron los iones Hg²+ y Cu²+. El efecto de la concentración de los AE no mostró una tendencia definida, si no que cada sistema (AE+H₂O+Semiconductor) tuvo un comportamiento distinto y los resultados se discutieron en función de sus características espectrales.

Descriptores: Semiconductores; TiO₂; WO₃; fotodescomposición del agua; aceptor de electrones.

 

PACS: 81.05.Hd; 82.50.Fv; 82.30.Lp; 82.65.Jv

 

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References

* Corresponding Author. Permanent address: Laboratorio de Catalisis y Materiales, ESIQIE-Instituto Politecnico Nacional, Edificio 8, tercer piso, Zacatenco, 07738, Mex, D.F. México., mavalenz@ipn.mx.

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