Fotocatalisis Asistida Por Portencial

Fotocatálisis asistida por potencial
Ginna Katherin Diaz
Lizeth Bohórquez Ojeda

Fundación Universidad de América
Resumen En este articulo se va mostrar la importancia de utilizar fotocatálisis asistida por potencial, los elementos que la componen, el mecanismo de este proceso en las reacciones de oxido reducción por la foto-generación de electrones y vacancias y algunos ejemplos de suaplicación en el tratamiento de aguas para la disminución de contaminantes en solución acuosa.
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Palabras clave: Fotocatálisis, potencial, oxido de titanio, eficiencia, ánodo, cátodo, electrón, vacancia.












Introducción

La fotocatálisis asistida por potencial es una reacción fotocatalitica que además de implicar la absorción de energía por el catalizador se caracteriza porla aplicación de potencial externo, con el fin de aumentar la eficiencia fotocatalitica, minimizando la recombinación de electrones y vacancias generados por la luz [6], [8].
Este proceso es de gran importancia en el tratamiento de aguas ya que combinado con la fotocatálisis mejora la velocidad de foto degradación de los contaminantes inmersos en ella.
Para entender mejor la fotocatálisisasistida por potencial es necesario conocer las características de cada uno de los elementos que la componen como son los electrodos, el catalizador, la fuente de luz y el circuito eléctrico que proporciona el potencial necesario para mejorar la eficiencia de la reacción. Además del mecanismo que une estos elementos para dar lugar a la reacción de fotocatálisis.


Componentes


Semiconductor,usado como fotocatalizador el cual tiene una estructura electrónica formada por intervalos de energía en forma de bandas: una banda de valencia que tiene menor energía y está llena de electrones; una banda de conducción que tiene mayor energía y está vacía. Estas dos bandas están separadas por la pequeña banda de gap, la cual es la energía mínima requerida para que un electrón pueda moverse de labanda de valencia a la banda de conducción. Cuando esto ocurre se generan portadores de carga (electrones y vacancias) los cuales darán lugar a las reacciones de oxido-reducción [6]. Por lo general el semiconductor usado es TiO2 el cual se caracteriza por su alto poder de oxidación con la luz, su alta porosidad y bajo costo. Es activo en la región ultravioleta cercana entre 300 y 400nm [6], [8].Electrodos, pueden ser dos en el caso de usar un galvanostato con el cual se puede variar el potencial o tres electrodos en el caso de usar un potenciostato en caso de que se requiera variar la corriente y mantener constante el potencial [15]. Un electrodo de trabajo, sobre el cual esta soportado el catalizador y permite la reacción de oxidación; debe ser resistente a la corrosión y a la abrasióny tener valores bajos de resistencia a la corriente eléctrica, además debe estar soportado sobre sustratos conductores como vidrio conductor o titanio. Un contra electrodo donde se presentan las reacciones de reducción, el cual debe tener el menor sobrepotencial posible, generalmente es de platino, para favorecer la oxidación y aprovechar la corriente producida por la iluminación del ánodo [6],[13].
Unos separadores para evitar la mezcla de los productos generados en cada electrodo como por ejemplo separadores permeables o diafragmas, hechos de vidrio poroso que limita la migración de aniones y cationes de un compartimento al otro. Separadores semipermeables o membranas que emplean una matriz polimérica con grupos iónicos fijos que actúan como intercambiadores de aniones; que dejanpasar selectivamente cationes o aniones [13]
Una fuente de iluminación que suministra los fotones que permiten la generación de portadores de carga para la reacción de oxido-reducción, pueden ser fuentes de radiación, tubos fluorescentes (luz negra) y luz solar. Lámparas de arco (Hg-Xe o Xe), en las que habitualmente se filtra la radiación infrarroja y la radiación UV de longitud de onda menor a...