La degradación fotocatalítica de contaminantes es una vía efectiva para mitigar la contaminación ambiental. En este estudio, se han sintetizado nanocomposites de aerogel de TiO₂ poroso, co-dopado con Pt y Mn, mediante un proceso sol-gel de un solo paso seguido de secado supercrítico. Estos materiales se han evaluado para la degradación de metilparabeno (MeP) bajo irradiación UV-A.
El diseño de este fotocatalizador combina la modificación bimetálica con un marco altamente poroso, generando interacciones sinérgicas superficiales e interfaciales. El análisis estructural mediante difracción de rayos X confirmó la preservación de una fase anatasa pura tras el co-dopaje. Las caracterizaciones morfológicas y texturales revelaron nanopartículas esféricas ensambladas en una red porosa con una gran área superficial específica.
Las técnicas XPS y de mapeo elemental demostraron la dispersión homogénea de las especies de Pt y Mn sobre la superficie del TiO₂. Las propiedades ópticas mostraron un desplazamiento hacia el rojo en el borde de absorción y un estrechamiento del gap energético, reflejando modificaciones en la estructura electrónica inducidas por el co-dopaje. El análisis de fotoluminiscencia reveló una pronunciada disminución de la intensidad de emisión en las muestras co-dopadas, indicando una supresión de la recombinación electrón-hueco debido al efecto combinado de atrapamiento de carga del Pt y Mn.
Los experimentos fotocatalíticos demostraron una actividad significativamente mejorada de los nanocomposites de Pt-Mn/TiO₂ en comparación con el TiO₂ prístino, siguiendo cinéticas de pseudo-primer orden. La muestra 0.6%Pt-0.6%Mn/TiO₂ exhibió el mayor rendimiento, logrando una degradación del 93% de MeP en 120 minutos bajo luz UV-A, junto con una buena estabilidad durante cuatro ciclos.
Estos resultados demuestran que la actividad fotocatalítica mejorada se debe a la modificación superficial sinérgica inducida por el Pt y Mn, que promueve la separación de cargas. Este trabajo enfatiza el papel crucial de la ingeniería superficial e interfacial inducida por dopantes en el rendimiento fotocatalítico para aplicaciones de tratamiento de agua.
