Influencia del color y el acabado superficial en las propiedades de un mortero fotocatalítico como solución de envolvente

Laplaza Guerra, Agustín (2017). Influencia del color y el acabado superficial en las propiedades de un mortero fotocatalítico como solución de envolvente. Tesis (Doctoral), E.T.S. Arquitectura (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.48788.

Descripción

Título: Influencia del color y el acabado superficial en las propiedades de un mortero fotocatalítico como solución de envolvente
Autor/es:
  • Laplaza Guerra, Agustín
Director/es:
  • Castellote Armero, Marta María
  • García Santos, Alfonso
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2017
Materias:
Escuela: E.T.S. Arquitectura (UPM)
Departamento: Construcción y Tecnología Arquitectónica
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

La incorporación de fotocatalizadores, principalmente nano-TiO2 en la arquitectura ha surgido como una tecnología prometedora en el desarrollo de nuevos materiales, materiales con nuevas funcionalidades como la descontaminación del aire, la autolimpieza y la capacidad bactericida con el uso de luz UV-Vis. Existe un creciente interés en el uso de materiales base de cemento (por ejemplo, lechadas, morteros y hormigones), este sustrato ofrece resistencia, durabilidad y una estructura porosa en su estado endurecido. En los últimos años, la atención se ha centrado principalmente en estudiar la capacidad de autolimpieza y el potencial de descontaminación del aire de los materiales base cementos fotocatalíticos, especialmente en la degradación de NOx. En consecuencia, se ha generado una gran cantidad de investigaciones que se han centrado fundamentalmente en la eficiencia y aquello factores que la afectan de un modo global. En las aplicaciones prácticas de estos materiales, hay una amplia gama de diferentes aditivos y adiciones que pueden utilizarse e interactuar con el fotocatalizador, lo que afectaría a sus capacidades. De hecho, trabajos previos sugieren que el uso de escorias y cenizas volantes como adiciones, pueden tener un efecto negativo sobre la actividad fotocatalítica frente a un cemento portland sin adiciones. En el caso del uso de pigmentos, se han podido encontrar resultados contradictorios. Algunos trabajos experimentales sugieren que la presencia de óxidos de hierro como pigmentos implica una interacción negativa entre el pigmento y TiO2 por varios efectos, incluyendo una adsorción reducida de contaminantes sobre la superficie del catalizador, la introducción de sitios de recombinación para las especies reactivas fotogeneradas o la modificación de absorción o reflexión de la luz solar en algunas longitudes de onda. Otros investigaciones sin embargo han encontrado que la presencia de metales de transición o que las heteroestructuras de algunos óxidos mixtos, por ejemplo los óxidos de hierro, tienen un efecto positivo sobre la actividad fotocatalítica a través de un mecanismo de dopaje, que se utiliza habitualmente para desplazar los espectros de absorción a regiones de energía más baja. Además del efecto de desplazar el intervalo de absorción de radiación del TiO2, puede conllevar beneficios adicionales que han sido demostrados, como la mejora de la captura de electrones para inhibir la recombinación de los pares electron-hueco. Sin embargo, se acepta ampliamente que el efecto de la presencia metales de transición o de óxidos mixtos en la fotoreactividad parece ser función del tipo, proporción en la mezcla, grado de distribución en la matriz y de los niveles de energía, entre otros. A la vista de los resultados previos, esta investigación se ha centrado en la evaluación de morteros coloreados fotocatalíticos en presencia de pigmentos a base de oxidos de hierro y del acabado superficial. El efecto beneficioso o perjudicial de la interacción bajo luz UV-Vis, entre fotocatalizador (TiO2) y los pigmentos en la matriz de morteros para envolventes de fachada. Parece entonces lógico, el estudio de como las distintas tipologías de aditivos que se utilizan habitualmente en formulaciones de morteros de revestimiento, utilizados como acabado de la envolvente, afectan a la actividad fotocatalítica. Sin embargo no se ha encontrado ningún trabajo de investigación que estudie como afectan y en qué grado a las propiedades fotocatalíticas en un mortero base cemento. ----------ABSTRACT---------- The incorporation of photocatalysts (mainly nano-TiO2) in construction materials has emerged as a promising technology to develop products with special properties as air decontamination, self-cleaning and self-sterilizing ability under UV–Vis light irradiation. Among these materials, there is a growing interest in using cement-based materials (e.g. cement paste or mortar and concrete) as support mainly due to the high area that they can provide their strong binding properties and their porous structure in hardened state. In the past few years, the attention has been mainly focused on studying the self-cleaning capability and air purification potential of photocatalytic cementitious materials, especially on degradation of NOX. Consequently, a large amount of literature generated about photocatalytic cementitious materials has predominantly dealt with efficiency issues and the factors can affect their overall value. In practical applications, a wide range of different admixtures and matrix constituents can be used, that can interact with the incorporated photocatalyst, which may affect to the photocatalytic activity. In fact, a previous work suggests that the use of slag and fly ash as additions can have a negative effect on the photocatalytic activity when compared with TiO2-ordinary Portland cement. In the case of pigment additions, contradictory results can be found in literature. Some experimental works suggest that the presence of iron oxides as pigments imply a negative interaction between pigment and TiO2 by several effects, including a reduced adsorption of pollutants on the catalyst surface, the introduction of recombination sites for the photogenerated reactive species, or the modification of absorbing and reflecting certain wavelength ranges of solar light. Nevertheless, others have found that the presence of transition metals or on mixed oxides heteroestructures (e.g. iron oxides) have a positive effect on photocatalytic activity by the mechanism of doping, which is commonly used to shift the absorption spectra to a lower energy region. Beside the effect of extending the light absorption range of TiO2, additional benefits, such as improving the trapping of electrons to inhibit electron–hole pair recombination have been demonstrated. However, it was widely accepted that the effect of the presence of transition metal or mixed oxides structures on photoreactivity appears to be a complex function of type, mixture proportion, distribution in the matrix and the energy levels, among others. In the light of the previous reported results, this investigation was focussed on the evaluation of photocatalytic colored mortars in presence of iron-based pigments and the effect of texture surface. The beneficial or detrimental effect of the interaction between TiO2 photocatalyst and pigments on mortar heterostructures under UV–Vis light was discussed. With respect to the study of how the additives of the different typologies that are usually used in the fomulations of coating mortars used as finish of the envelope, affect the photocatalytic activity of the photocatalytic cements, it would seem logical to think that they have been studied. However, any research work has been found.

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ID de Registro: 48788
Identificador DC: http://oa.upm.es/48788/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:48788
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.48788
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 07 Feb 2018 07:46
Ultima Modificación: 10 Ago 2018 22:30
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