Síntesis de recubrimientos porosos y nanotubulares de TiO2 anódico aplicados a fotocatálisis heterogénea

TRAID, H.D.

Posadas

Jornada; 45º Jornadas Científico-Tecnológicas de la UNaM; 2018

Universidad Nacional de Misiones

Las aguas contaminadas de origen antrópico pueden, engeneral, ser procesadas eficientemente mediante la combinación de tratamientosconvencionales para reducir su impacto sobre el ambiente. Sin embargo, laactividad humana genera efluentes líquidos que poseen metales y/o compuestosorgánicos sintéticos recalcitrantes a estos tratamientos. Las TecnologíasAvanzadas de Oxidación/Reducción y, en particular, la FotocatálisisHeterogénea, constituyen una de las alternativas más promisorias para eltratamiento adecuado de efluentes complejos, permitiendo dar cumplimiento a unmarco normativo progresivamente más exigente. La utilización del dióxido detitanio (TiO2) se encuentra ampliamente difundida en procesos de fotocatálisisheterogénea debido a sus excelentes características, y uno de los mayoresdesafíos es su utilización como fotocatalizador inmovilizado. Para ello, puederecurrirse a la síntesis de recubrimientos de TiO2 de elevada área superficialy buena actividad fotocatalítica, combinado con buenas propiedades mecánicas yquímicas que permitan su reutilización. En la presente Tesis se desarrolla la síntesis ycaracterización de recubrimientos de TiO2 obtenidos por oxidación anódica,partiendo de titanio de pureza comercial. Se sintetizaron tres tipos derecubrimientos: 1) recubrimientos porosos, de TiO2 y TiO2 dopados con Fe o Ag,obtenidos por medio de una variante de la oxidación anódica, la oxidaciónelectrolítica por plasma; 2) estructuras nanotubulares de primera generación,identificadas como nanotubos cortos (NTC) y 3) estructuras nanotubulares detercera generación, identificadas como nanotubos largos (NTL). Para ello, seemplearon electrolitos que contenían iones F-, cuya base (inorgánica para NTC yorgánica para NTL ) determinó la agresividad del electrolito, permitiendoobtener nanotubos de distinta longitud. Para cada tipo de recubrimiento, seestudió sistemáticamente la influencia de numerosas variables de síntesis sobrelas características de los recubrimientos (diámetro de poros, fracción porosa,fases cristalinas presentes, fracción anatasa, bandgap y composición), así comosu actividad fotocatalítica empleando el sistema Cr(VI) en presencia de EDTAcomo contaminante modelo. Además, se presenta el diseño, construcción yoperación de un reactor fotocatalítico de geometría anular concéntrica, de bajocosto, a escala de banco, cuyas características aprovechan los recubrimientosfotoactivos de TiO2 anódico desarrollados en esta Tesis, evaluando su desempeñoy la respuesta de los mismos durante su reutilización.La Tesis se desarrolló bajo la dirección de la Dra. MartaLitter y la codirección de la Dra. Alicia Ares. El lugar de trabajo fue elInstituto de Materiales de Misiones (IMAM), instituto de doble dependenciaCONICET - UNaM, donde se desarrollaron las tareas asociadas a la síntesis delos recubrimientos y la construcción y evaluación del desempeño delfotorreactor. Las tareas de caracterización de los recubrimientos y ensayos deactividad fotocatalítica se realizaron principalmente en el Centro AtómicoConstituyentes (CAC) de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). Algunasactividades de caracterización se realizaron en el Instituto de Química Físicade los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE) en la Universidad deBuenos Aires (UBA).