Dr. Francisco Galindo
Universitat Jaume IDpto. Qumica Inorgnica y Orgnica
Sistemas no convencionales para
procesos fotoqumicos de oxidacin
1 Jornada Tcnica sobre Oxidacin Avanzada en el Tratamiento de Aguas, UJI, 15 enero 2016
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
1. Principios de fotocatlisis
2. Fotocatlisis con polmeros orgnicos
3. Desarrollos en Universitat Jaume I
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Catlisis
Reactivos + catalizador + energa Productos + catalizador
Fotocatlisis
Reactivos + fotocatalizador + luz Productos + fotocatalizador
Perspectiva Inorgnica vs Orgnica
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Semiconductores inorgnicos
Aplicaciones ambientales:
S. Malato, P. Fernndez-Ibez, M. I. Maldonado, J. Blanco, W. Gernjak. Decontamination and disinfection of water by solar photocatalysis: Recent overview and trends. Catal. Today, 2009, 147, 1-59.
D. Spasiano, R. Marotta, S. Malato, P. Fernandez-Ibaez, I. Di Somma. Solar photocatalysis: Materials, reactors, some commercial, and pre-industrialized applications. A comprehensive approach. Appl. Catal. B: Environmental2015, 170-171, 90123.
Aspectos fundamentales:
T. Ochiai, A. Fujishima, Photoelectrochemical properties of TiO2 photocatalyst and its applications for environmental purification, J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2012, 13 247-262.
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
A. Fujishima
ROS: Reactive oxygen species
Radical hidroxilo OHRadical-anin superxido O2 Oxgeno singlete 1O2
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Y. Li, W. Zhang, J. Niu, Y. Chen., ACS Nano 2012, 6, 5164-5173
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Synthesis
A. Fujishima
!!!
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Perspectiva Inorgnica vs Orgnica
S. Malato (ed.), P. Fernndez-Ibez (ed), I. Poulios (ed.), D. Mantzavinos (ed.). Nmero especial, Catal. Today 2015, 252. 8th European Meeting on Solar Chemistry and Photocatalysis: Environmental Applications, SPEA8, Thessaloniki, 2014.
D. Mantzavinos (ed.)., I. Poulios (ed.), P. Fernndez-Ibez (ed), S. Malato (ed.), Nmero especial, Catal. Today 2015, 240A. Environmental Applications of Advanced Oxidation Processes EAAOP3, Almera, 2013.
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
251 referencias
No hay fotocatalizadores orgnicos?
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
TiO2
Ventaja de los fotocatalizadores orgnicos: absorben luz visible
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
TiO2
Luz UV Luz visible( > 400 nm)
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
TiO2
http://algonline.org
Org
700 nm400 nm
Espectro solar
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Aprovechamiento luz VISIBLE del espectro solar
Nuevos materiales
TiO2 dopado con metalesHbridos TiO2-grafenoWO3BiVO4BiWO6Fe2O3
Ag3PO4CdSCdSeAuNPsIn2S3Fotosensibilizadores orgnicos
Ms sobre nuevos materiales inorgnicos para aprovechamiento de luz visible:
N. Gao, X. Fang, Chem. Rev. 2015, 115, 8294-8343
M. Pelaez, N. T. Nolan, S. C. Pillai, M. K. Seery, P. Falaras, A. G. Kontos, P. S. M. Kontos, P. S. M. Dunlop, J. W. J. Hamilton, J. A. Byrne, K. OShea, M. H. Entezari, D. D. Dionysiou, Appl. Catal. B: Env. 2012, 21, 331-349
C. Chatterjee, S. Dasgupta, J. Photochem. Photobiol.C: Photochem. Rev. 2005, 6, 186-205
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Algunos fotosensibilizadores orgnicos SOPORTADOS
Antecedente histrico:E. C. Blossey, D. C. Neckers (Univ. New Mexico)A. L. Thayer, A. P. Schaap (Wayne State Univ.)Polymer-based sensitizers for photooxidationsJ. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 5820-5822
D. C. Neckers
Ms recientes:
D. Maggioni et al. Inorg.Chem. 2015, 54, 544
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
M. Benaglia et al. Org. Lett. 2002, 4, 4229
M. Quin et al. Photochem. Photobiol. Sci. 2011, 10, 832
Polmerofotoactivo
G. V. Ferrari et al. Photochem. Photobiol. 2014, 90, 1216
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
L. Pessoni et al. Langmuir 2013, 29, 10264
P. Henke et al. ACS Appl. Mater. Interf. 2013, 5, 3776
PS
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Contaminantes degradables por oxgeno singlete (1O2)Chem. Rev. 2012, 112, 1710-1750
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Desarrollos en Universitat Jaume I
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
1. PS Rosa BengalaUnin covalente
Novedad: matriz PS macroporoso
O2
1O2T1
S0
M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1
M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
original
molturado
ampliacin
Microscopa electrnica de barrido(SEM)
M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1
M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
20 m 20 m
Microscopa de fluorescencia
M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Microscopa electrnica de barrido (SEM)
Polmero macroporosoPolmero clsico (tipo Neckers)
M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1
M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Dispersin de luz (determinacin tamao partcula)
20 m
3 m
0,5 m
M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1
M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Espectroscopa de fluorescencia
RBdisol.
PRB5
Espectroscopa de reflectancia difusa
M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1
M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Test DPA
P-RB clsico PRB5
M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1
M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
Polim. como Neckers
disolucin
(PRB5)
M. I. Burguete, F. Galindo, R. Gavara, S. V. Luis, M. Moreno, P. Thomas, D. A. Russell, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 1
M. I. Burguete, R. Gavara, F. Galindo, S. V. Luis, Tetrahedron Lett. 2010, 51, 3360
Test DPA
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2.- PS (Rosa Bengala)(gluconolactona)
D2 D3 D4
NH
HN
NH
NH2
NH2
NH2
O
O O O
I
II
I
ClClCl
Cl
_
O
Na+
NH
HN
NH
HN
O
OH
OH
OH
OH
OH
HN
O
OH
OH
OH
OH
OH
NH
O
OH
OH
OH
OH
OH
O
O O O
I
II
I
ClClCl
Cl
_
O
Na+
Unin covalente
V. Fabregat, M. I. Burguete, F. Galindo, S. V. Luis, Env. Sci. Pollut. Res. 2014, 21, 11884
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
D2 D3 D4
Cl
Cl
Cl
Cl
D1
NH
HN
NH
NH2
NH2
NH2
O
O O O
I
II
I
ClClCl
Cl
_
O
Na+
NH
HN
NH
HN
O
OH
OH
OH
OH
OH
HN
O
OH
OH
OH
OH
OH
NH
O
OH
OH
OH
OH
OH
O
O O O
I
II
I
ClClCl
Cl
_
O
Na+
Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
D2
D3 D4RB
V. Fabregat, M. I. Burguete, F. Galindo, S. V. Luis, Env. Sci. Pollut. Res. 2014, 21, 11884
Polmeros hidroflicosquedan en suspensin
D2
D3 D4RBCentrifug.
Polmeros hidroflicospueden recuperarse
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Sistemas no convencionales para oxidacin fotoqumica
D3
D4
V. Fabregat, M. I. Burguete, F. Galindo,