Diseño de un reactor catalítico de alta eficiencia basado en grafeno y óxidos fotocatalíticos dopados para el tratamiento de contaminantes refractarios en aguas. Proyecto FOTOGRAFENO
Nuevo reactor fotocatalítico con eficiencia mejorada para la degradación de aguas contaminadas.
En el proyecto FOTOGRAFENO se diseñará y fabricará un prototipo de reactor fotocatalítico basado en fotocatalizadores más eficientes. La eficiencia de los fotocatalizadores se mejorará a través de la síntesis de fotocatalizadores basados en nanopartículas de TiO2 y ZnO dopados con iones metálicos y derivados de grafeno. Este prototipo de reactor se empleará en la degradación de aguas contaminadas de varios sectores industriales: cartonaje, químicos, procesado de metales y tratamiento de aguas residuales.
Proyecto FOTOGRAFENO
El Instituto Tecnológico Metalmecánico, Mueble, Madera, Embalaje y Afines, AIDIMME, junto al Centro Tecnológico AIJU colaboran en el desarrollo del proyecto FOTOGRAFENO, siendo AIDIMME el coordinador. Cada miembro del consorcio se encarga de una parte del proyecto. La tarea de AIDIMME se centra en la síntesis de los fotocatalizadores así como en el diseño del reactor fotocatalítico. La labor de AIJU se centra en la fijación del fotocatalizador sobre monolitos mediante métodos de fabricación aditiva para así producir un reactor con el fotocatalizador inmovilizado. FOTOGRAFENO está financiado por la Generalitat Valenciana a través del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial y de la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional.
Resultados
Durante la anualidad 2017 del proyecto se han sintetizado fotocatalizadores de TiO2 y ZnO modificados con óxido de grafeno con el fin de aumentar la absorción de fotones con menor energía por parte de los fotocatalizadores (desplazamiento de la absorción desde la región UV hacia la región visible). Además se consigue aumentar el tiempo de vida de las especies generadas en el proceso de fotocatálisis (electrón y hueco).
La conductividad de los derivados del grafeno permite la conducción de los electrones, de forma que se consigue separar el par electrón/hueco y evitar su recombinación. Ambos efectos contribuyen al aumento de la eficiencia de los fotocatalizadores. Se han sintetizado también fotocatalizadores de TiO2 dopado con iones Fe. El dopaje con Fe consigue un efecto similar al proporcionado por el óxido de grafeno.
La Figura de la parte inferior muestra las micrografías y microanálisis de energía dispersiva de rayos-X de algunos de los fotocatalizadores obtenidos mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM). En la micrografía (a) se puede observar que la morfología de los polvos de TiO2 es globular. Cuando se modica el TiO2 con el óxido de grafeno, se puede observar la presencia de láminas de óxido de grafeno recubiertas con TiO2 (b). En la micrografía (c) se muestra una lámina de óxido de grafeno parcialmente recubierta con TiO2. Se puede observar la estructura ondulada característica del óxido de grafeno. Durante la anualidad 2018 del proyecto, se continuará con la síntesis y caracterización de fotocatalizadores, así como su fijación sobre diferentes soportes.
Aplicación
El reactor fotocatalítico desarrollado se empleará en la degradación de aguas industriales contaminadas provenientes de diferentes sectores industriales: cartonaje, químico, procesado de metales y tratamiento de aguas residuales. Diferentes empresas del tejido industrial valenciano colaboran en el proyecto.
Para más información contacte con AIDIMME.
