Fotoelectroxidación de compuestos orgánicos con adsorción fuerte sobre TiO2: Formulación de un modelo cinético

DAVID CARVAJAL, RONALD VARGAS, CARLOS BORRÁS, JORGE MOSTANY, ENJAMÍN R. SCHARIFKER
2016 Zenodo  
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
more » ... ra 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.
doi:10.5281/zenodo.4014209 fatcat:4qj3stqjibajnnjhz6a3733ghe