Películas de TiO sub 2 y sus interfaces : estructura y fotocatálisis

• Autores: Mandelbaum, Pablo A.
• Año de publicación: 1999
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Aldabe Bilmes, Sara Alfonsina
• Materia: FOTOCATALISIS; DIOXIDO DE TITANIO; PROPIEDADES ELECTRICAS; ALCOHOL; ACIDO SALICILICO; PELICULAS; PHOTOCATALYST; TITANIUM DIOXIDE; ELECTRICAL PROPERTIES; ALCOHOL; SALICYLIC ACID; FILMS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El Ti02 es un material que tiene múltiples y diversas aplicaciones. Gran parte del interés está volcado al empleo de este material como fotocatalizador para la mineralización de materia orgánica en medios acuosos y aire, ya que este proceso tiene importancia en la limpieza del medio ambiente. El principal problema que tiene este material es su baja eficiencia fotocatalítica, debido a la recombinación de los portadores fotogenerados. La fotoelectrocatálisis consiste en aplicar una diferencia de potencial entre el seno del semiconductor y el electrolito permitiendo aumentar la eficiencia del proceso. En este trabajo se prepararon películas delgadas de Ti02 con la técnica sol-gel y depósito sobre un vidrio conductor (ITO) por spin-coating. Las mismas se emplearon como fotoelectrocatalizadores para la descomposición de alcoholes de cadena corta (metanol, 2-propanol y tert-butanol) y ácido salicílico. Se obtuvieron las constantes cinéticas y los mecanismos de fotodegradación de estos fotolitos. Para los alcoholes se propone que la principal vía de oxidación es a través de hueco atrapados en superficie (-OH'), mientras que para el ácido salicílico el mecanismo cambia con la concentración del mismo. Se observó que la velocidad de fotodegradación de fotolitos orgánicos aumenta al polarizar al semiconductor ya que disminuye la recombinación y se encontró que el 02 contribuye a que el proceso ocurra a una mayor velocidad. Por otro lado, se llevó a cabo una extensa caracterización del TiOz expuesto al aire, y en soluciones electrolíticas. Se obtuvo información acerca de la estructura, la morfología, la composición química superficial, los mecanismos de transporte de carga y una serie de parámetros del material. Las principales características del material son: baja rugosidad, un cierto grado de amorficidad, y baja conductividad en aire y alta en vacío, presenta una banda de estados en el gap asignada a centros Ti+3.
TiOz has several and multiple applications. Most of the interest is placed on the use of this material as a photocatalyst for the mineralization of organic matter in water and air which is important for enviromental cleaning-up. The main problem of this material is it low photocatalytical efficiency due to the recombination of the photogenerated carriers. The photoelectrocatalysis achieved by applying a potential difference between the bulk semiconductor and the electrolyte solution increases the efficiency of the process. In this work TiOz thin film were prepared by sol-gel technique and the gel was spread onto a conductor glass (ITO) by spin-coating. The electrodes were employed as photoelectrocatalyst for decomposition of short chain alcohols (methanol, 2propanol and tert-butanol) and salicylic acid. The kinetic constants and the photodegradation paths were obtained. The oxidation of alcohols is mediated by trapped holes (-OH') whereas the salicylic acid mechanism changes with photolyte concentration. The photodegradation rate of organic photolytes increases as a potential bias is applied. This can be interpreted considering that the recombination is lowered. The 02 also contributes to increase the process rate. Furthermore, an extensive characterization of the material has done both exposed to air and in electrolyte solution giving information about structure, morphology, chemical surface composition, the transport charge mechanism, and a set of parameters. The principal characteristics of this material are: low rugosity, some degree of amorphicity, low conductivity in air and high in vacuum, and presents a state band in the gap assigned to Ti+3centers.
Fil: Mandelbaum, Pablo A.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.