Camadas fotocatalíticas de TiO2 em substratos de alumínio

Abstract

A obtenção de superfícies com funções passivas de autolimpeza e purificação do ar é a grande finalidade deste trabalho. Processos oxidativos avançados, nomeadamente a fotocatálise heterogénea é o fenómeno que se pretende observar nas camadas de TiO2 e tinta polimérica aplicada sobre substratos de alumínio. Neste trabalho foram estudados vários métodos de deposição: pulverização, eletrodeposição, aplicação a seco, e serigrafia. A capacidade fotocatalítica das camadas foi avaliada em meio aquoso (descoloração de soluções de corante laranja II) e em meio gasoso (degradação de NOx). Além dos métodos de deposição fatores como a concentração inicial de corante (10 e 15 mg.L-1) e o tipo de radiação (UV e solar) também foram estudados. No caso da descontaminação aquosa os resultados mais promissores foram observados para as camadas aplicadas a seco (69,8% de degradação e uma velocidade aparente de 12,0x10-4min-1) e serigrafadas (36,1% de degradação e uma velocidade aparente de 4,8x10-4min-1) ao fim de 900 minutos de exposição. O aumento da concentração inicial de corante induz uma diminuição da percentagem de degradação alcançada. Recorrendo à radiação solar direta também se obtiveram bons resultados na degradação do corante (30,0% para as camadas aplicadas a seco e 19,2% no caso da serigrafia ao fim de 360 minutos). As camadas apresentam boa capacidade fotocatalítica em meio gasoso (NOx), também neste caso o aumento da concentração inicial de NOx diminui a percentagem de degradação alcançada (39,9% de degradação para Co=0,5 ppm e 78,2% de degradação para C0=0,5ppm). O estudo da influencia da intensidade de radiação permitiu concluir que, tal como era expectável, a degradação aumenta com o incremento da intensidade de radiação. As camadas serigrafadas e pulverizadas apresentam características hidrofílicas (<5º e =6,8º, respetivamente). As camadas aplicadas a seco são as que apresentam maior degradação de laranja II e do NOx; no entanto, as camadas serigrafadas apresentam melhores propriedades de autolimpeza e exibem um aspeto mais agradável.

The major purpose of this work is to obtain self-cleaning and air purification surfaces. Advanced oxidation processes, including heterogeneous photocatalysis, is the expected phenomena of the TiO2 and polymeric ink layers applied over aluminum subtracts. In this work were studied various methods of deposition: jet spray, electrodeposition, dry application, and screen printing. The photocatalytic ability of the layers was evaluated in an aqueous medium (discoloration of Orange II dye solution) and the gaseous environment (NOx degradation). In addition to the deposition methods factors such as the initial dye concentration (10 and 15 mg.L-1) and the radiation type (UV and sunlight) were also studied. In the case of aqueous decontamination the most promising results were observed for the dry applied layers (69.8% of degradation and apparent velocity of 12.0×10-4min-1) and screen printed (36.1% of degradation and apparent velocity of 4.8×10-4min-1) after 900 minutes of exposition. The increase of the initial dye concentration provides a reduction in the attained degradation. The direct solar radiation allows to obtain good results for the dye degradation (30 % in the dry applied layers and 19.2 % in screen printed ones after 360 minutes). The obtained layers also exhibit good photocatalytic activity in a gaseous medium (NOx) also, in this case, the increased of NOx initial concentration promotes a decrease of the achieved degradation (39.9% of degradation for C0=0.5 ppm and 78.2% degradation for C0=0.5 ppm). Another studied aspect was the influence of radiation intensity; as expected, the degradation increases with the increment of the radiation intensity. Screen printed and jet sprayed layers present hydrophilic characteristics ( < 5º and = 6.8º, respectively). The layers that present greater degradation of Orange II and NOx were obtained by dry application method; however, screen printed layers have better self-cleaning properties and exhibit a more pleasing appearance.