Influencia de la geometría del sustrato en procesos de oxidación electrolítica por plasma

BALMACEDA, R.; MEICHTRY, N.; TRAID H.D.; LLANO, V. M.; GARRIDO, G.; PESO, J.; BAUMANN, J.; PIRES Y.;; VERA, M.L.; KURTZ, A.E.; LITTER, M.I.

Posadas

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

El diseño y construcción de fotorreactores basados en el proceso de fotocatálisis heterogénea, que empleen TiO2 inmovilizado para el tratamiento de aguas contaminadas es de gran relevancia para la transferencia de esta tecnología. Una vía de inmovilización del TiO2 es por medio de la técnica de oxidación electrolítica por plasma (OEP), que permite la síntesis, a partir de sustratos de titanio, de recubrimientos de TiO2 porosos y cristalinos con elevada eficiencia fotocatalítica, resultado de su elevada área superficial y la presencia mayoritaria de la fase anatasa del TiO2 (más fotoactiva). En general, para la síntesis y evaluación de los recubrimientos se emplean placas planas. Sin embargo, la construcción de un fotorreactor anular concéntrico, cuya eficiencia es superior a los de geometría plana, requiere la obtención de recubrimientos en el interior de sustratos de geometría tubular. Este cambio de geometría supone modificaciones en los procesos de síntesis y las características de los recubrimientos. El objetivo de este trabajo fue evaluar la influencia de la geometría, la preparación superficial y el cordón de soldadura del sustrato de Ti sobre la operatividad de la OEP, la morfología y la cristalinidad de los recubrimientos.Como sustrato se emplearon dos geometrías de Ti de pureza comercial (grado 2): placas (3 × 2 cm2 y 2 mm de espesor) y tubos con cordón de soldadura (3,2 cm de diámetro externo, 1 cm de alto y 0,89 mm de espesor) con diferente preparación superficial (desbaste con papeles abrasivos y decapado químico con HF:HNO3:H2O 1:4:5). Los recubrimientos se sintetizaron en condiciones galvanostáticas-potenciostáticas empleando una densidad de corriente máxima de 1200 A/m2, un voltaje máximo de 120 V y H2SO4 1 M como electrolito. Durante las oxidaciones, se registró el voltaje y la densidad de corriente. Los recubrimientos se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X.La evolución temporal del voltaje y la densidad de corriente durante todas las OEP mostraron el comportamiento característico de síntesis anódicas galvanostáticas-potenciostáticas, con elevada repetibilidad. Independientemente de la geometría del sustrato, preparación superficial o zona analizada (con y sin cordón de soldadura), se observaron recubrimientos homogéneos y porosos, con diámetros de poro de 100 nm y presencia mayoritaria de la fase anatasa del TiO2. La síntesis de óxidos con las características deseadas para aplicaciones fotocatalíticas sobre sustratos tubulares, sumado a la versatilidad y repetibilidad de la técnica de OEP, son resultados altamente promisorios para su aplicación en la construcción de fotorreactores con TiO2 inmovilizado.