Recubrimientos de dióxido de titanio modificado para uso como fotocatalizadores heterogéneos soportados

ANABELA DWOJAK; M.R. ROSENBERGER; HERNAN TRAID; J. SCHNEIDER; MARIA L. VERA; MARTA I. LITTER; ALEXANDER E. KURTZ; CARLOS SCHVEZOV

Posadas

Jornada; Jornadas Aniversario de la UNaM, Seminario IMAM; 2018

Universidad Nacional de Misiones

La fotocatálisis heterogénea (FH) es un método de tratamiento muy eficaz para la transformación de contaminantes en agua, especialmente aquéllos recalcitrantes a los métodos convencionales. En la FH, al irradiar un material semiconductor (fotocatalizador) con luz de energía adecuada, se generan especies transitorias con alta efectividad para oxidar la materia orgánica y transformar contaminantes metálicos. El TiO2 es uno de los fotocatalizadores más utilizados. La eficiencia de los sistemas que emplean nanopartículas de TiO2 suspendidas en el agua a tratar está probada y es relativamente alta. Sin embargo, el uso de TiO2 nanoparticulado en suspensión implica la necesidad de incorporar una costosa etapa de separación y recuperación del catalizador en el proceso de descontaminación, que puede eliminarse si se utiliza el TiO2 inmovilizado sobre sustratos.En el presente proyecto, se propone el desarrollo de nanomateriales fotocatalíticamente activos de TiO2 inmovilizado (puro o modificado con Ag, Fe ó N), empleando la oxidación anódica como técnica de síntesis. Esta técnica electroquímica es versátil, económica y permite obtener recubrimientos de TiO2 sobre sustratos de titanio, con diversas morfologías superficiales, diferentes estructuras cristalinas y distinta composición. Para ese fin se pueden variar los parámetros del proceso como naturaleza y composición del electrolito, voltaje, densidad de corriente, etc. Para caracterizar los recubrimientos sintetizados se emplean técnicas como microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X, reflectancia difusa, espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X, entre otras. La actividad fotocatalítica se evalúa en un fotorreactor de múltiples posiciones, empleando como contaminante modelo el Cr(VI) en presencia de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA). En todos los casos, se correlaciona la actividad fotocatalítica del TiO2 con sus propiedades superficiales y estructurales resultantes de la variación de los parámetros del proceso de oxidación anódica.Hasta el momento, se han obtenido recubrimientos de TiO2 lisos, porosos y nanotubulares de diversas dimensiones, puros y con la incorporación de Fe y Ag. El paso siguiente se basa en la incorporación de N a la composición de los recubrimientos para modificar la estructura electrónica del TiO2 y favorecer el aprovechamiento de la luz solar para activar el fotocatalizador. El objetivo general del proyecto es utilizar los materiales más fotoactivos en el diseño y construcción de prototipos modulares de tratamiento de agua basados en procesos fotocatalíticos con TiO2 inmovilizado.