Fotocatálisis bactericida
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Fotocatálisis bactericida
El dióxido de titanio se usa en muchas aplicaciones debido a sus propiedades físicas y químicas, como su estructura cristalina, su morfología, su estructura atómica superficial, pero sobre todo por sus propiedades fotocatalíticas. Por ejemplo, se usa como material para hacer que las superficies se limpien y esterilicen, ya que es un bactericida. Titania consiste en un centro metálico de Ti⁴+ (ácido de Lewis) coordinado con seis átomos de oxígeno (O²-), (bases de Lewis), formando así un octaedro (TiO6) en el que dos iones de O²- puentean Los dos centros metálicos. Hay tres estructuras cristalográficas.
- Rutilo que tiene una estructura tetragonal en la que los octaedros están conectados por los bordes
- Anatasa con estructura tetragonal en la que los octaedros están conectados a través de los vértices
- Brookita con estructura romboédrica en la que los octaedros están conectados tanto en las esquinas como en los vértices
Desde el punto de vista termodinámico, el rutilo es la fase más estable y, por lo tanto, la más favorecida.
Óxido de tungsteno WO3
El óxido de tungsteno (VI) (también conocido como trióxido de tungsteno o anhídrido de tungsteno) es un compuesto químico que contiene oxígeno y tungsteno (un metal de transición), que tiene la fórmula molecular WO3.
TiO2 y WO3 son los materiales más estudiado y utilizados en catálisis heterogénea como fotocatalizadores. Son semiconductor porque tienen una conductividad electrónica intermedia entre la de un conductor y un aislante. El comportamiento de los semiconductores, conductores y aislantes se puede describir a través de un modelo de banda. La interacción entre los átomos, en una red cristalina, hace que los orbitales atómicos se combinen para formar orbitales moleculares cuyos niveles de energía, al estar tan cerca el uno del otro, forman bandas continuas de energía:
- La banda de valencia o la banda de energía más baja representa el conjunto de orbitales moleculares ocupados total o parcialmente por electrones.
- La banda de conducción, o la banda de mayor energía, representa el conjunto de orbitales moleculares vacíos.
La diferencia de energía entre estas dos bandas, indicada con Eg, se llama "brecha de banda".
Que es la Fotocatálisis
Es una reacción química similar a la fotosíntesis de clorofila que transforma las sustancias nocivas presentes en el medio ambiente. La fotocatálisis se activa a través de catalizadores sensibles a la radiación de luz.
- El dióxido de titanio se activa a través la irradiacion por la luz UV, tanto solar como artificial.
- El trióxido de tungsteno WO3 es mas efectivo dado que la fotocatálisis se activa a través la irradiacion por la luz en el espectro visible, tanto solar como artificial, es muy eficiente en procesos fotocatalíticos 20 veces más efectivo que otros catalizadores como el dióxido de titanio que necesita la luz UV.
- Otros ZrO2, V2O5, ZnO, CeO2, CdS, GaP, SiC
Estos oxidos son emiconductores y bajo la acción de la luz, pueden dar lugar a reacciones de reducción o oxidación de sustancias no deseadas presentes incluso en pequeñas cantidades.
El trióxido de tungsteno WO3 degrada significativamente los contaminantes presentes en el aire y en las aguas, gracias a su eficacia, estos catalizadores convierten los contaminantes del aire en sustancias inofensivas. obviamente el catalizador activa el proceso sin estar involucrado, funciona como un catalizador, por lo tanto no debe ser regenerado ni mantenido, el proceso elimina contaminantes de diferente naturaleza. Elimina más del 90% de bacterias, VOCs , mohos, esporas, hongos, olores, etc. trióxido de tungsteno WO3, es sin duda el fotocatalizador más eficiente y efectivo y se activa con luz visible simple.
Generalmente el trióxido de tungsteno se mezclan con mezclas de platino (WO3 /Pt), en medida nanométrica, lo cual proporciona algunas ventajas:
- Proporciona una eliminación de gram + y gram- germs y un rendimiento desodorizante aproximadamente treinta veces mayor que TiO2
- Tiene una actividad fotocatalítica extraordinaria incluso en condiciones de poca luz o luz artificial. No es necesario usar UV, un LED de bajo consumo de energía es suficiente.
- No es peligroso para nadie, hombres, animales, plantas (cubre todos los campos de aplicación posibles).
Las sustancias contaminantes y tóxicas se transforman, a través del proceso de fotocatálisis, en: nitratos de sodio (NaNO3), carbonatos de sodio (Na2CO3), piedra caliza (CaCO3), dióxido de carbono (CO2), vapor de agua. Las cantidades de sustancias transformadas (que son las sustancias microscópicas contaminantes y tóxicas) son insignificantes y no son medibles macroscópicamente (a muchos les preocupa que estas sustancias se disuelvan en sus fluidos para ser desinfectadas).