Magíster en Ciencias Mención Química

Se preparó una familia de nuevos fotocatalizadores dopando TiO2 con diferentes metales de transición mediante el método sol-gel. La determinación de la energía de banda prohibida (Eg) de estos nuevos materiales permitió seleccionar dos compuestos con mayor potencial para procesos fotocatáliticos: TiO2 (sin dopar) y 0,1%Cu-TiO2. Estos dos compuestos fueron caracterizados mediante microscopia electrónica de barrido, espectroscopía UV-Vis en reflectancia difusa, espectroscopía IR, difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X y determinación de área superficial por el método B.E.T. Mediante estas técnicas se logró observar que estos compuestos poseen características físicas muy similares, siendo ambos sólidos del tipo mesoporosos, sólo presentes en la fase anatasa, con absorción en el rango de la luz visible y, con un área y tamaño promedio de 141,4 [m2/g] y 9,54 [nm] respectivamente. La actividad fotocatalítica de estas nanoparticulas se evaluó estudiando la degradación de dos compuestos fenólicos desde soluciones acuosas: catecol (CC) y ácido cafeico (AC), con irradiación de luz UV (365 [nm]) o con irradiación de luz visible, estudiando el efecto que el peróxido de hidrógeno tiene en la fotocatálisis. Ambos compuestos presentan un cierto grado de adsorción en los sólidos, el cual disminuye al adicionar H2O2. Las mejores condiciones para degradar el CC son: TiO2 como fotocatalizador, irradiación de luz UV, adición de H2O2. Las mejores condiciones para degradar el AC son: 0,1%Cu-TiO2 como fotocatalizador, irradiación de luz visible, sin adición de H2O2. Se realizaron experimentos de fotodegradación complementarios usando 3,0 [L] de solución (50 [ppm] de catecol, 25 [ppm] de ácido cafeico) en las condiciones favorables previamente determinadas para cada compuesto, usando reactores diseñados para cada caso. El diseño y fabricación de estos reactores se realizó en el Departamento de Química de la UTFSM. La fotodegradación completa de ambos compuestos fenólicos se logró en tiempos razonables. La cinética de estos procesos es de seudo-primer orden. Análisis de carbono orgánico total (COT) y demanda química de oxigeno (DQO) en muestras iniciales, intermedias y finales, permitieron determinar que la degradación completa de los compuestos orgánicos no es acompañada de una mineralización total, debido a los intermediarios generados en el proceso.