Photocatalysis in construction: methodologies for determination of active species
- Autores: Eva María Jiménez Relinque
- Directores de la Tesis: Pilar Herrasti González (dir. tes.), Marta Castellote (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2017
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Isabel Maria Martínez Sierra (presid.), Raimundo Jiménez Ballesta (secret.), Enrique Martínez Sierra (voc.), Carmen González Gasca (voc.), Albert Ferrer Ugalde (voc.)
- Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Electroquímica. Ciencia y Tecnología
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
En las grandes ciudades con una densa población, la concentración de contaminantes en el aire es todavía demasiado alta y los problemas de calidad del aire persisten. Una proporción significativa de la población europea vive en zonas, especialmente en ciudades, donde se producen excedencias en las normas de calidad del aire, lo que ha derivado en grandes problemas para la salud humana. Por otro lado, el medio ambiente contaminado provoca suciedad y deterioro gradual en infraestructuras y monumentos. Un mantenimiento adecuado para preservar la estética y, lo que es más importante, la integridad estructural de la arquitectura urbana (edificios residenciales, instituciones, monumentos, patrimonio histórico, etc.) implica enormes gastos del presupuesto ordinario.
Para abordar estos problemas que afectan en gran medida a la sociedad, en los últimos años, el uso de materiales de construcción fotocatalíticos ha surgido como una nueva tecnología para remediar la contaminación de la atmósfera urbana y mantener la estética y funcionalidad de las infraestructuras y patrimonio de la construcción. Los pavimentos y las superficies verticales de las infraestructuras proporcionan sustratos óptimos para la aplicación de soluciones fotocatalíticas dada la gran superficie expuesta y la configuración relativamente plana que facilitan la exposición del fotocatalizador a la luz solar.
El creciente interés de esta tecnología y los buenos resultados generalmente obtenidos en el laboratorio han alentado a muchos productores de materiales de construcción a desarrollar y comercializar sus propios productos fotocatalíticos. En este sentido, actualmente se dispone de una gran variedad de tipos de productos cuya gama de eficiencias es bastante amplia, tales como pinturas, baldosas, vidrio, plásticos, materiales cementosos, etc. Entre estos materiales, los sustratos cementicios (por ejemplo, pasta de cemento o mortero y hormigón) se han convertido en uno de los materiales más ampliamente utilizados en fotocatálisis el campo de la construcción.
Aunque los materiales de construcción fotocatalíticos muestran buenas perspectivas, algunos aspectos tales como la mejora de la estabilidad y el rendimiento fotoactivo de los materiales no se han abordado completamente y son importantes para su aplicación a gran escala. Además, aunque se han desarrollado algunas normas estandarizadas para evaluar la actividad fotocatalítica, todavía no se dispone de un método ideal y deben resolverse algunos inconvenientes cruciales. Como por ejemplo: (i) los métodos actualmente utilizados están relacionados con la capacidad de eliminar contaminantes específicos (principalmente NOx y Rodamina B); (ii) difieren en muchos parámetros experimentales que son relevantes para los resultados, lo que hace difícil comparar los resultados experimentales entre los ensayos realizados en diferentes condiciones; (iii) requieren equipos costosos y/o consumen mucho tiempo; (iv) no pueden aplicarse “in – situ”; and (v) algunos de ellos dependen del color de la muestra, no siendo adecuados para muestras coloreadas.
Por tanto, hasta el momento está claro que hay una brecha importante en la evaluación del comportamiento fotocatalítico de los materiales de construcción TiO2, además, no se encontraron referencias bibliográficas sobre ningún método capaz de dar el potencial global de un material como fotocatalizador.
Teniendo en cuenta que el mecanismo fotocatalítico esté determinado por los estados de energía de los portadores de carga (e- y h+ foto-generados) y las especies reactivas de oxígeno (ROS, por ejemplo OH•, O2•-, H2O2, etc.) formados en el proceso fotocatalítico, Parece que el método ideal debe basarse en la medición de estas especies. Sin embargo, estas presentan algunas características que dificultan su detección directa, tales como una vida útil muy corta y alta reactividad; Y el costoso equipo analítico y el largo tiempo de análisis requerido si se utilizan los métodos actualmente disponibles.
En este contexto, este trabajo trata de desarrollar nuevos procedimientos para evaluar la actividad fotocatalítica de materiales de construcción de TiO2 basados en la detección de especies activas formadas durante el proceso de fotoactivación y contribuir, en la medida de lo posible, a resolver los inconvenientes de las normativas actuales. Claramente, sería deseable que el método o los métodos recién desarrollados pudieran sondear, fácil, rápido y barato, la amplia gama disponible de materiales fotocatalíticos, especialmente los materiales a base de cemento debido a su amplia gama de aplicaciones en el campo de la construcción.
Para llevar a cabo este objetivo global, se han seguido varios pasos: Selección de sondas y especies activas a medir para la evaluación de la fotoactividad.
Desarrollo de los métodos específicos aplicables a una amplia gama de materiales de construcción con diferentes actividades fotocatalíticas y propiedades intrínsecas.
Validación de los métodos desarrollados en comparación con los métodos estandarizados utilizados para evaluar la eficiencia fotocatalítica.
En el desarrollo de los métodos, se ha llevado a cabo una primera etapa utilizando diferentes fotocatalizadores puros para estudiar las principales características de los métodos y evaluar su significado y posibilidades reales con materiales más simples. A continuación se ha utilizado una amplia variedad de materiales de construcción con diferentes actividades fotocatalíticas y propiedades intrínsecas para el desarrollo y optimización de los métodos.
