Development of tio2/sio2 composites with self-cleaning properties for preserving concrete-based building materials

Resumen

Evidentemente, la contaminación urbana tiene un impacto nocivo tanto en los materiales de construcción, así como en la salud humana. En consecuencia, es de gran utilidad investigar la síntesis de fotocatalizadores que eliminen los contaminantes de la superficie de los materiales de construcción y, al mismo tiempo, reducir los del aire. Además, el dopaje de fotocatalizadores de TiO2 con elementos que absorben la luz del rango visible del espectro solar mejorando la eficiencia de recolección de los fotones muestran gran eficacia para promover las propiedades de autolimpieza y descontaminación del aire. El trabajo realizado en esta Tesis Doctoral consta de tres partes bien diferenciadas: En la primera parte se han sintetizado composites mesoporosos TiO2/SiO2 aplicandolos mediante pulverizado sobre materiales de construcción a base de hormigón. Asi mismo,se ha investigado la relación entre la cantidad de TiO2 y la actividad fotocatalítica, llevándose a cabo un estudio comparativo con el fotocatalizador comercial E503. La eficiencia fotocatalítica de de autolimpieza y descontaminación del aire de las muestras tratadas, se ha evaluado mediante la degradación de azul de metileno (MB) y hollín y oxidación de NO respectivamente. La eficiencia fotocatalítica se ha incrementado al aumentar la cantidad de TiO2 añadida. Las muestras tratadas han mostrado una excelente estabilidad después de cuatro meses de exposición en condiciones reales y tres ciclos de fotodegradación de MB. La segunda contribución de la tesis se relaciona con la síntesis de compuestos Cu-TiO2/SiO2 con diferentes concentraciones de Cu y su evaluación en materiales de construcción basados en hormigón. Se ha elegido el cobre como metal dopante con el fin de mejorar su respuesta fotocatalítica en el rango visible. Como en el caso anterior, el rendimiento fotocatalítico de las muestras tratadas, se ha evaluado mediante la degradación de MB y hollín y la oxidación de NO. Los fotocatalizadores dopados con Cu revelaron una eficiencia fotocatalítica mayor lo que indica que su presencia favorece el rendimiento del TiO2. Además, la prueba de durabilidad en condiciones reales ha demostrado la conservación de la actividad fotocatalítica frente a los factores externos. La tercera parte presenta los resultados obtenidos en la aplicación sobre sustratos de cemento Portland, de una serie de composites N-TiO2/SiO2 sintetizados mediante el método sol-gel. Se ha empleado nitrógeno como dopante para el TiO2 con el fin de desplazar su absorción hacia la región visible, potenciando así su actividad fotocatalítica. Los rendimientos de descomposición del manchado y descontaminación del aire se evaluaron mediante la degradación de MB y la oxidación de NO. El rendimiento fotocatalítico mejoro bastante con el nitrógeno, sin embargo, su eficiencia con respecto a la oxidación de NO fue algo menor con respecto a las que contenían nanopraticulas comerciales de TiO2 P25. Por otro lado, los xerogeles en polvo mostraron un rendimiento máximo.