Síntesis y aplicación de fotocatalizadores heterogéneos a procesos inducidos por la luz: fotodegradación de cloropiridinas contaminantes en aguas y fotooxidación selectiva de 2-propanol

Abstract

La Fotocatálisis es de gran importancia dentro de la llamada Química Verde/Sostenible, pudiendo ser empleada para la destrucción de contaminantes orgánicos en aguas mediante mineralización total o la oxidación selectiva de compuestos orgánicos (medios no acuosos). En una primera instancia nos planteamos el desarrollo de fotocatalizadores mejorados mediante la incorporación de una fase fotoactiva primaria (TiO2, ZnO o V2O5) sobre un soporte zeolítico para, posteriormente, incorporar un metal (Pt, Ag o Au), que mejorase las propiedades finales del fotocatalizador. Para evaluar el comportamiento catalítico de los sistemas sintetizados se empleó la reacción de fotooxidación selectiva de 2-propanol a acetona, en fase gaseosa. La síntesis del TiO2 y V2O5 sobre soportes zeolíticos condujo a un tamaño de cristalito pequeño, observándose el llamado efecto del tamaño cuántico. De todos los sistemas ensayados, los que presentaron una mejor actividad catalítica fueron el FPt-Ti-USY62 y el IPt-V-ZSM63, superando al catalizador comercial de referencia TiO2 P25 de Degussa. En dichos catalizadores el bajo contenido en Pt inhibe la recombinación del par electrón-hueco. Los resultados experimentales indican que los sólidos más activos son también los más selectivos a acetona, mientras que los catalizadores menos activos muestran una mayor selectividad a acetaldehído. Por otra parte, durante esta Memoria se estudió el proceso de fotooxidación total (mineralización) de disoluciones acuosas de compuestos orgánicos clorados, tomando como sustratos modelo la 3-cloropiridina y otros compuestos relacionados, empleando como fotocatalizadores un TiO2 sintetizado en el laboratorio y el dióxido de titanio P25, de la casa comercial Degussa. Los resultados obtenidos evidenciaron un grado de mineralización de las cloropirinas del 100% tras 8 h de iluminación, junto a una diferencia en las cinéticas de fotodegradación de dichos compuestos clorados resultado de sus diferentes fortalezas de adsorción. Finalmente, el seguimiento de la degradación de la 2,3-dicloropiridina mediante SPME-CG-MS confirmó que el mecanismo de degradación era de tipo radicálico.