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

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

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

El diseño y construcción de fotorreactores basados en elproceso de fotocatálisis heterogénea, que empleen TiO2 inmovilizadopara el tratamiento de aguas contaminadas es de gran relevancia para latransferencia de esta tecnología. Una víade inmovilización del TiO2 es por medio de la técnica de oxidaciónelectrolítica por plasma (OEP), que permite la síntesis, a partir de sustratosde titanio, de recubrimientos de TiO2 porosos y cristalinos conelevada eficiencia fotocatalítica, resultado de su elevada área superficial yla presencia mayoritaria de la fase anatasa del TiO2 (másfotoactiva). En general, para la síntesis y evaluación de losrecubrimientos se emplean placas planas. Sin embargo, la construcción de unfotorreactor anular concéntrico, cuya eficiencia es superior a los de geometríaplana, requiere la obtención de recubrimientos en el interior de sustratos degeometría tubular. Este cambio de geometría supone modificaciones en losprocesos de síntesis y las características de los recubrimientos. El objetivode este trabajo fue evaluar la influencia de la geometría, la preparaciónsuperficial y el cordón de soldadura del sustrato de Ti sobre la operatividadde la OEP, la morfología y la cristalinidad de los recubrimientos.Como sustrato se emplearon dos geometrías de Ti de purezacomercial (grado 2): placas (3 × 2 cm2 y 2 mm de espesor) ytubos con cordón de soldadura (3,2 cm de diámetro externo, 1 cm de alto y 0,89mm de espesor) con diferente preparación superficial (desbaste con papelesabrasivos y decapado químico con HF:HNO3:H2O 1:4:5). Losrecubrimientos se sintetizaron en condiciones galvanostáticas-potenciostáticasempleando una densidad de corriente máxima de 1200 A/m2, un voltajemáximo de 120 V y H2SO4 1 M como electrolito. Durante las oxidaciones, se registró el voltaje y ladensidad de corriente. Los recubrimientos se caracterizaron mediantemicroscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X.La evolución temporal del voltaje y la densidad decorriente durante todas las OEP mostraron el comportamiento característico desíntesis anódicas galvanostáticas-potenciostáticas, con elevada repetibilidad. Independientemente de la geometría del sustrato,preparación superficial o zona analizada (con y sin cordón de soldadura), seobservaron recubrimientos homogéneos y porosos, con diámetros de poro de 100 nmy presencia mayoritaria de la fase anatasa del TiO2. La síntesis de óxidoscon las características deseadas para aplicaciones fotocatalíticas sobre sustratos tubulares, sumado a la versatilidad yrepetibilidad de la técnica de OEP, son resultados altamente promisorios parasu aplicación en la construcción de fotorreactores con TiO2inmovilizado.