Reduction of the Band Gap in the Fe2O3-Mg(OH)2 system

Guadalupe Alan Castillo Rodríguez ^1,*, José Raúl Flores Montes ², Cristian Gómez Rodríguez ³, Linda Viviana García Quiñonez ⁴, Ana María Guzmán Hernández ¹ y Marina Hernández Reséndiz ^1,*

1 Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León 66451, México; alan.castillo@uanl.mx (G.A.C.R.), ana.guzmanhrd@uanl.edu.mx (A.M.G.H.), mari-na.hernandezrsn@uanl.edu.mx (M.H.R.)
2 Universidad Tecnológica de Coahuila, México;
3 Facultad de Ingeniería, Universidad de Veracruz, Coatzacoalcos 96535, México; crisgomez@uv.mx (C.G.R.)
4 Centro de Investigación en Recursos Energéticos y Sustentables, Universidad de Veracruz, Coatzacoalcos 96535, México; lingarcia@uv.mx (L.V.G.Q.)
* Correspondencia: alan.castillo@uanl.mx; Tel.: +52 8183294020 Ext. 5730 (G.A.C.R.)

https://doi.org/10.59335/dqqw8223

Summary

In this study, the optical properties of brucite-doped hematite were investigated using advanced analytical techniques. Hematite and brucite powders with particle sizes smaller than 10 microme-ters were mixed and, after obtaining a homogeneous mixture in a type "V" mixer, the samples were subjected to a heat treatment at 960°C for 2 hours. X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDX) and UV-Vis spectroscopy were performed. The results revealed variations in surface chemical composition and a dominant presence of iron, with evidence of doping forming secondary phases. Additionally, a decrease in the Band Gap was observed compared to nondoped hematite, suggesting a potential increase in photocatalytic properties. In conclusion, doping and heat treatment of hematite offer an improvement in photocatalytic efficiency, highlighting its potential in light absorption and applications in photocatalytic reactions.

Resumen

En este estudio, se investigaron las propiedades ópticas de la hematita dopada con brucita mediante técnicas analíticas avanzadas. Se mezclaron polvos de hematita y brucita con tamaños de partícula menores a 10 micrómetros y, tras obtener una mezcla homogénea en una mezcladora tipo "V", las muestras se sometieron a un tratamiento térmico a 960°C durante 2 horas. Se realizaron análisis de Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopia de Fotoelectrones de Rayos X (XPS), Microscopía Electrónica de Barrido con Espectroscopia de Dispersión de Energía (SEM-EDS) y Espectroscopia UV-Vis. Los resultados revelaron variaciones en la composición química superficial y una presencia dominante de hierro, con evidencia de dopaje formando fases secundarias. Adicionalmente, se observó una disminución en el Band Gap en comparación con la hematita no dopada, sugiriendo un potencial incremento en las propiedades fotocatalíticas. En conclusión, el dopaje y el tratamiento térmico de la hematita ofrecen una mejora en la eficiencia fotocatalítica, destacando su potencial en la absorción de luz y aplicaciones en reacciones fotocatalíticas.

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