Purificación de aire mediante oxidación fotocatalítica de gases contaminantes NOₓ: estudio de los fotocatalizadores TiO₂ y ZnO

Los óxidos de nitrógeno (NOx) son gases contaminantes que afectan al medio ambiente al ser responsables de la formación de smog fotoquímico, lluvia ácida, ozono troposférico, reducción de la capa de ozono, además de participar en el efecto invernadero en la forma de N2O. Adicionalmente, la exposición a estos gases provoca daños a la salud de los seres humanos. Una propuesta tecnológica para abordar esta problemática ambiental es su eliminación mediante un proceso fotooxidativo, lo cual requiere del empleo de óxidos semiconductores con alta actividad fotocatalítica. En el presente trabajo de investigación se valoró el alcance de la tecnología de fotocatálisis heterogénea para la purificación de aire por eliminación de gases tipo NOx. Para este propósito, en una primera parte del trabajo se construyó un reactor fotocatalítico de acuerdo a la norma internacional ISO 22197-1 con el fin de realizar las pruebas fotocatalíticas en condiciones estándar a las establecidas por la regulación internacional y dar así consistencia a los resultados obtenidos. La segunda parte del trabajo consistió en la síntesis y caracterización de los óxidos semiconductores TiO2 y ZnO por el método sol-gel para lo cual en cada caso se aplicó un diseño de experimentos con el fin de encontrar las condiciones experimentales que permitieran la obtención del mejor fotocatalizador de cada sistema en base a sus propiedades fisicoquímicas. La actividad fotocatalítica de las muestras de TiO2 y ZnO se determinó en la reacción de fotooxidación de óxido nítrico (NO) en aire bajo radiación UV. Los mejores fotocatalizadores fueron seleccionados para pruebas de desempeño variando las condiciones experimentales de la reacción fotocatalítica como el caudal volumétrico que entró al reactor, la irradiancia y la cantidad de humedad presente en el medio de reacción, evaluando además el efecto de diversas variables experimentales de la reacción fotocatalítica en sus respectivos valores. Asimismo, el seguimiento de los productos de reacción confirmó la presencia iones nitrato (NO3-) como producto mayoritario de la fotooxidación de NO, lo que dota al proceso de eliminación de NO de un carácter sustentable. En una tercera parte del trabajo se probó la actividad fotocatalítica del fotocatalizador TiO2 cuando fue incorporado en un prototipo de material de construcción. El desempeño fue probado bajo condiciones simuladas y reales de exposición a la intemperie. Los resultados obtenidos indicaron la potencial aplicación de los materiales para el desarrollo comercial de productos fotocatalíticos. En la parte final del trabajo se presentan resultados obtenidos con óxidos semiconductores alternos a los convencionales como Bi2Mo3O12 y TiO2/WO3 cuyo principal propósito fue el de desarrollar fotocatalizadores cuya activación fuera mediante absorción en la porción visible del espectro solar

Characterization and application of aggregated porous copper oxide flakes for cupric source of copper electrodeposition

This paper was accepted for publication in the journal Materials Letters and the definitive published version is available at http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2014.10.080.Copper oxide was prepared with thermal decomposition of basic copper carbonate to complement the concentration of cupric ions for copper electrodeposition in a plating system with insoluble anode. Copper oxide particles with a structure of aggregated porous flakes had a wide size distribution ranging from 100 nm to 100 μm. Copper oxide exhibited a dissolution rate of about 15 s in 12.5 vol% H2SO4 solution. During copper electrodeposition, copper deposits with fine growth formed in the electrolyte with stable cupric concentration provided by rapid dissolution of copper oxide

A Critical Review of the Use of Bismuth Halide Perovskites for CO₂ Photoreduction: Stability Challenges and Strategies Implemented

Inspired by natural photosynthesis, the photocatalytic CO2 reduction reaction (CO2RR) stands as a viable strategy for the production of solar fuels to mitigate the high dependence on highly polluting fossil fuels, as well as to decrease the CO2 concentration in the atmosphere. The design of photocatalytic materials is crucial to ensure high efficiency of the CO2RR process. So far, perovskite materials have shown high efficiency and selectivity in CO2RR to generate different solar fuels. Particularly, bismuth halide perovskites have gained much attention due to their higher absorption coefficients, their more efficient charge transfer (compared to oxide perovskites), and their required thermodynamic potential for CO2RR. Moreover, these materials represent a promising alternative to the highly polluting lead halide perovskites. However, despite all the remarkable advantages of bismuth halide perovskites, their use has been limited, owing to instability concerns. As a consequence, recent reports have offered solutions to obtain structures highly stable against oxygen, water, and light, promoting the formation of solar fuels with promising efficiency for CO2RR. Thus, this review analyzes the current state of the art in this field, particularly studies about stability strategies from intrinsic and extrinsic standpoints. Lastly, we discuss the challenges and opportunities in designing stable bismuth halide perovskites, which open new opportunities for scaling up the CO2RR

Solar-driven CO2 reduction using modified earth-abundant ilmenite catalysts

Photocatalytic CO2 reduction is an alternative technology to the depletion of highly pollutant fossil fuels through the generation of renewable solar-based fuels. This technology requires that the photocatalysts be obtained directly from nature to scale up the process. Taking that into consideration, this work proposed the fabrication of sodium iron titanate (NaFeTiO4) photocatalysts from earth-abundant ilmenite mineral. The photocatalysts exhibited full spectrum light response, good electron transfer due to its unique tunnel structure that favored the formation of rod-like morphology. These properties promoted the solar-driven CO2 reduction to generate formic acid (HCOOH) with high selectivity (157 μmol g−1 h−1). It was found that higher synthesis temperatures promoted the formation of Fe3+ species, which decreased the efficiency for CO2 reduction. Also, the possibility of reduced the CO2 molecules in the air was studied with the NaFeTiO4 samples, which resulted in an efficiency of up to 93 μmol g−1 h−1 of HCOOH under visible light. The stability of the solar-driven CO2 reduction with the NaFeTiO4 photocatalysts was confirmed after seven days of continuous evaluation