Fotoelectroxidación de compuestos orgánicos con adsorción fuerte sobre TiO2: Formulación de un modelo cinético
| Main Authors: | DAVID CARVAJAL, RONALD VARGAS, CARLOS BORRÁS, JORGE MOSTANY, ENJAMÍN R. SCHARIFKER |
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| Format: | Article eJournal |
| Bahasa: | spa |
| Terbitan: |
, 2016
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| Subjects: | |
| Online Access: |
https://zenodo.org/record/4014209 |
Daftar Isi:
- La degradación de compuestos orgánicos sobre TiO2 es un proceso de oxidación avanzada que ha sido utilizado durante varias décadas, pero dicho proceso es complejo y no se ha comprendido en su totalidad. Los modelos cinéticos que intentan explicar los resultados del fenómeno fotocatalítico son el modelo de LangmuirHinshelwood y el modelo directo-indirecto. El primero, por su simpleza matemática, resulta muy utilizado para ajustar los resultados experimentales; fue teorizado para representar la cinética de procesos de catálisis heterogénea, pero no ofrece detalles sobre la gran variedad de etapas involucradas en los procesos de degradación fotocatalítica; y el segundo involucra una descripción mecanística detallada del fenómeno fotocatalítico, pero no toma en cuenta la oxidación de los estados adsorbidos con los radicales libres OH como paso determinante. En el presente trabajo se plantea un modelo cinético para la fotoelectroxidación de compuestos orgánicos complejos que presentan adsorción fuerte (desplazamiento de moléculas del solvente). Se partió de los datos experimentales de la fotoelectroxidación del compuesto modelo p-nitrofenol sobre electrodos de TiO2, variando la concentración del compuesto orgánico y potencial aplicado. Posteriormente, se plantearon las reacciones que definen el mecanismo, obteniendo un sistema de ecuaciones diferenciales lineales y resolviendo por aproximación del estado estacionario; finalmente se obtuvo una primera aproximación a una ley de velocidad que vincula la fotocorriente (velocidad de reacción) con la cobertura del compuesto orgánico adsorbido sobre el semiconductor.
- The degradation of organic compounds with TiO2 has been used for several decades, but the process is complex and not fully understood. The models that attempt to explain the results of the photocatalytic phenomena are the Langmuir-Hinshelwood and the direct-indirect model. The first by its mathematical simplicity is widely used to fit the experimental results; it was theorized to represent the kinetics of heterogeneous catalysis processes, but does not consider the specific processes that occurs during the heterogeneous photocatalysis. The second involve a detailed mechanistic description of the photocatalytic phenomena, but does not take into account the oxidation of the adsorbed states with the OH ● radicals. In this work, we propose a kinetic model for photoelectrooxidation of organic compounds that present strong adsorption. TiO2 photoelectrooxidation data for a model compound (pnitrophenol) varying the applied potential and the initial concentration of the organic compound have been acquired, and then the elemental steps that defined the pathways were raised. After solving the differential equations using the steady-state approximation, a first approach to a rate law that links the photocurrent (reaction rate) with the coverage of adsorbed organic compound on the semiconductor was obtained.