Fotocatálisis pdf

La fotoelectrocatálisis (PEC) es el arte de fabricar «células solares químicas», es decir, aquellas que recogen la luz solar y utilizan la energía para mejorar los productos químicos en lugar de suministrar electricidad. También llamada «fotosíntesis artificial», la PEC combina la célula solar con la electrocatálisis para dirigir la mayor parte posible de la energía solar hacia la reacción objetivo. La reacción arquetípica es la división del agua (es decir, la electrólisis impulsada por la energía solar) en hidrógeno y oxígeno, pero en los últimos años también hay un gran interés por la reducción de CO2 impulsada por la PEC, cuyos productos objetivo (monóxido de carbono, ácido fórmico, etileno y etanol) son más valiosos que el hidrógeno y que, en teoría, podrían tener una eficacia tan alta como la del hidrógeno.

Sin embargo, para llevar a cabo una reacción de este tipo, el voltaje de trabajo requerido del dispositivo PEC debe ser de al menos 1,6 V y, preferiblemente, de 1,8 V. En la práctica, este requisito de voltaje requiere un dispositivo de captación solar en tándem, es decir, uno en el que se capturan dos fotones (uno azul y otro rojo) en absorbedores optimizados individualmente, ya que un dispositivo de un solo absorbedor no puede producir suficiente voltaje a densidades de corriente razonables.

Tratamiento del agua por fotocatálisis

Una disertación escrita por la Dra. Ir. Birgit Anne van Driel en un proyecto de colaboración entre el Rijksmuseum, la Agencia del Patrimonio Cultural de los Países Bajos y la Universidad Tecnológica de Delft, con el apoyo financiero y analítico de AkzoNobel (2014-2018).

El dióxido de titanio es el blanco del siglo XX. El desarrollo de pigmentos de TiO2 adecuados ha dado lugar a una gran variedad de pigmentos, todos ellos denominados «blanco de titanio».  La estructura cristalina puede ser de rutilo o de anatasa, el proceso de producción puede ser el de sulfato o el de cloruro, los pigmentos pueden ser compuestos o puros, el tamaño y las áreas superficiales de los pigmentos varían, así como los tratamientos superficiales, que pueden consistir en diferentes capas de óxidos metálicos y tratamientos superficiales orgánicos. Todas estas variaciones dan lugar a pigmentos de TiO2 «buenos» o «malos».

El TiO2 absorbe fácilmente los fotones UV, lo que provoca la salida de electrones de la banda de valencia a la banda de conducción. En los pigmentos «malos», el electrón y el agujero pueden separarse y migrar a la superficie, donde las reacciones redox con el agua adsorbida y el oxígeno de la atmósfera provocan la producción de radicales altamente reactivos. Estos radicales pueden participar en cualquier reacción basada en los radicales con su entorno orgánico (aglutinante/aditivos/pigmentos, por ejemplo), provocando su degradación (como el caleo). En un pigmento «bueno», el electrón y el agujero se recombinan tras la absorción de los rayos UV y el dióxido de titanio funciona como un absorbente de rayos UV que protege el entorno orgánico de la degradación fotooxidativa.

Mecanismo de la fotocatálisis

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Akira Fujishima (藤嶋 昭, Fujishima Akira, nacido el 10 de marzo de 1942) es un químico japonés y presidente de la Universidad de Ciencias de Tokio.[1] Es conocido por sus importantes contribuciones al descubrimiento e investigación de las propiedades fotocatalíticas y superhidrófilas del dióxido de titanio (TiO2), que también se conoce como efecto Honda-Fujishima.[2]

En 1966 se licenció en Ingeniería en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Yokohama y en 1971 se doctoró en Ingeniería en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tokio.

En 1967, mientras trabajaba en su doctorado bajo la supervisión del profesor Kenichi Honda (本多 健一), descubrió el fenómeno de la descomposición fotocatalítica del agua (fotólisis del agua) al exponer un electrodo de dióxido de titanio a una luz intensa, que posteriormente se denominó efecto Honda-Fujishima[3].

Revistas de fotocatálisis

La larga cruzada en busca de materiales fotocatalíticos eficientes ha dado lugar a un vasto panorama de fotocatalizadores prometedores, como refleja el número de revisiones publicadas en la última década. Prácticamente todas estas revisiones se han centrado en enfoques cuantitativos destinados a desarrollar una comprensión de los mecanismos subyacentes al comportamiento fotocatalítico y los parámetros que influyen en la correlación estructura-función. Sin embargo, se ha prestado menos atención a las medidas cualitativas en torno al desarrollo y la evaluación de los fotocatalizadores. Estas medidas contribuirán a reducir el abanico de materiales fotocatalíticos potenciales para aplicaciones generalizadas. El presente informe ofrece una perspectiva crítica sobre algunos de los principales factores que afectan a la evaluación de los materiales fotocatalíticos como código de buenas prácticas. También se ofrece un caso de estudio en el que este análisis cualitativo se aplica a uno de los materiales más prolíficos de la última década, el dióxido de titanio negro (TiO2) desordenado.

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