Recubrimientos mesoporosos y mesoestructurados de TiO2-anatasa por el método sol-gel para aplicaciones en sistemas fotocatalíticos

El TiO2 es un material que presenta un gran interes tecnologico por su reducida toxicidad y sus excelentes propiedades fotocataliticas. La preparacion de TiO2 en forma de recubrimientos surge de la necesidad de desarrollar procesos que trabajen en continuo, y que se puedan utilizar tanto en medio acuoso y gaseoso, lo que elimina costes de filtracion y facilitara los procesos de reutilizacion. En esta tesis se han desarrollado recubrimientos de TiO2 sobre sustratos transparentes y cristalizados en fase anatasa. Para favorecer la eficiencia fotocatalitica se ha aumentado la superficie de contacto entre el fotocatalizador y los contaminantes mediante el desarrollo de recubrimientos mesoporosos y mesoestructurados, con altas superficies especificas y alta cristalinidad. Como ruta de sintesis se ha elegido el metodo sol-gel por su flexibilidad y versatilidad, permitiendo obtener gran variedad de estructuras y composiciones. Se han utilizado dos tipos de precursores, el isopropoxido de titanio y el tetracloruro de titanio, y se han incorporado distintos tipos de surfactantes no-ionicos como: F127, Brij58, Triton, Brij56, SDS, CTAB, etc. Los recubrimientos mesoporosos y mesoestructurados se han obtenido por el metodo de inmersion-extraccion combinado con el metodo EISA, controlando la temperatura y la humedad relativa durante el proceso de deposicion. Se ha realizado la caracterizacion textural y estructural de todos los recubrimientos mediante estudios de elipsometria porosimetrica espectral que permite calcular el volumen de poro y las isotermas de adsorcion- desorcion de agua, y por tanto, la distribucion de tamano de poro, la superficie especifica y superficie expuesta de los mismos. La eficiencia fotocatalitica de los recubrimientos se ha evaluado en fase acuosa, mediante estudios de degradacion de naranja de metilo, y gaseosa, mediante descomposicion de tricloroetileno, acido sulfhidrico y metil etil cetona. Se han obtenido elevadas eficiencias fotocataliticas en los ensayos de degradacion de H2S en condiciones reales en la planta de Viveros del Canal de Isabel II en Madrid. Por otro lado, se ha mejorado la eficiencia fotocatalitica de los recubrimientos de TiO2-anatasa mediante el dopado con elementos metalicos de transicion y alcalinoterreos, modificando las propiedades del semiconductor y permitiendo utilizar el espectro solar completo, incluyendo la radiacion en el visible. La actividad fotocatalitica depende de la masa, el volumen de poro, la distribucion de tamano de poro, la superficie especifica y superficie expuesta de los recubrimientos. Estas caracteristicas estan asociadas al precursor de titanio utilizado, asi como al tipo y concentracion de surfactante, complejante y dopante. Como conclusion principal de esta tesis y coincidiendo con los estudios presentes en la bibliografia, se deriva que la actividad fotocatalitica de los recubrimientos depende no solo de un parametro sino que esta relacionada con el conjunto de propiedades texturales, estructurales y cristalinas que condicionan la eficiencia fotocatalitica de los mismos.