Impregnación de CdS sobre tantalatos de metales alcalinotérreos y su efecto en la producción fotocatalítica de hidrógeno.

Castro Guardiola, Luis Héctor (2017) Impregnación de CdS sobre tantalatos de metales alcalinotérreos y su efecto en la producción fotocatalítica de hidrógeno. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Propósito y Método del Estudio: Dada la situación energética y ambiental actual, en la que nos enfrentamos al cambio climático y al agotamiento de los combustibles fósiles, cada día se opta más por la utilización de combustibles provenientes de fuentes renovables y amigables con el medio ambiente. En las últimas décadas el hidrógeno se ha posicionado como unos de los más prometedores debido a su gran poder calorífico. La fotocatálisis heterogénea es la forma más limpia de obtenerlo, pues toma ventaja de dos de las fuentes de energía más abundantes en la tierra: el sol y el agua. Los materiales más utilizados para llevar a cabo la producción fotocatalítica de hidrógeno son los óxidos cerámicos semiconductores y sus derivados, siendo el pentóxido de tantalo y sus derivados los más prometedores. Por otro lado, la actividad de los tantalatos puede mejorarse con el uso de co-catalizadores como, el Au, Ni, Pt, Ru, entre otros; así como los óxidos metálicos. Recientemente se ha sabido que los sulfuros han mostrado buenas propiedades fotocatalíticas para la producción de hidrogeno, además de poder emplearse como co-catalizadores. En este trabajo se sintetizaron tantalatos de metales alcalinotérreos M2Ta2O7 (M = Ca, Sr) y MTa2O6 (M = Mg, Ca, Sr, Ba), siendo el Sr2Ta2O7 el más activo de éstos, el cual se impregnó con CdS para evaluar su efecto en la producción fotacatalítica de hidrógeno. Lo materiales obtenidos, puros e impregnados, fueron caracterizados por DRX, SED, FESEM, EDS, espectroscopia UV-visible, fotoluminiscencia y pruebas electroquímicas. Adicionalmente, todas las muestras, puras e impregnadas, fueron evaluadas para la producción fotocatalítica de hidrogeno. Contribuciones y Conclusiones: Con base en los resultados, se sintetizaron M2Ta2O7 (M = Ca, Sr) y MTa2O6 (M = Mg, Ca, Sr, Ba) por reacción en estado sólido y vía hidrotermal. Adicionalmente se logró impregnar al material más activo con CdS por medio de baño químico, para utilizarlo como co-catalizador incrementando su actividad fotocatalítica. Se puede concluir que el material sintetizado por estado sólido fue el más activo, bajo radiación ultravioleta, en comparación con el sintetizado vía hidrotermal, esto debido a la estructura laminar que presenta el material sintetizado por el método de estado sólido, que presenta anisotropía en la estructura, incrementando la cantidad de sitios activos que permitan llevar a cabo la reacción del rompimiento de la molécula de agua. Por otro lado, la impregnación con CdS incrementa la actividad fotocatalítica y la utilización de sulfito de sodio como agente de sacrificio aumentó hasta 7 veces dicha actividad

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