Desarrollo de heteroestructuras basadas en ferratos MFe₂O₄ (M=Cu, Ni) con óxidos simples y complejos para su aplicación en la generación fotocatalítica de hidrógeno.

Soto Arreola, Aurora (2018) Desarrollo de heteroestructuras basadas en ferratos MFe₂O₄ (M=Cu, Ni) con óxidos simples y complejos para su aplicación en la generación fotocatalítica de hidrógeno. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Propósito y Método de Estudio: Para satisfacer las necesidades energéticas de la sociedad actual se han desarrollado diferentes investigaciones centradas en la búsqueda de energías limpias y sustentables. Una alternativa con gran potencial es el uso del hidrógeno como vector energético obtenido a partir de tecnologías amigables con el medio ambiente y de bajo costo, tal es el caso de la fotocatálisis heterogénea, proceso que se empleó en el presente proyecto para la producción de hidrógeno. Las innovaciones en esta área están dirigidas hacia el desarrollo de materiales con eficiencias competitivas para hacer posible la aplicación a mayor escala de este proceso. Con esta visión, se planteó la preparación de materiales novedosos basados en óxidos metálicos con estructura tipo espinela MFe2O4 (M= Cu, Ni) a través del empleo de diferentes métodos de síntesis: estado sólido, precursor polimérico e hidrotermal; buscando mejorar las propiedades fisicoquímicas de Desarrollo de Heteroestructuras basadas en ferratos MFe2O4 (M=Cu, Ni) con óxidos simples y complejos para su aplicación en la generación fotocatalítica de hidrógeno Candidato para el grado de Maestro en Ciencias con Orientación en Ingeniería Ambiental estos compuestos y analizando el efecto de diferentes alternativas para mejorar su desempeño fotocatalítico, tales como el uso de agentes de sacrificio y la formación de heteroestructuras tipo II. Contribuciones y Conclusiones: Los resultados obtenidos en esta investigación mostraron que los ferratos de cobre y níquel sintetizados por estado sólido presentan las mayores actividades en la producción de hidrógeno (336 y 234 µmol g-1 h1 , para el ferrato de cobre y níquel respectivamente), debido a la alta cristalinidad de las muestras, menor recombinación de cargas y mayor homogeneidad en la distribución del tamaño de partícula. Estos materiales fueron usados para la formación de heteroestructuras acoplándolos con óxidos simples (Fe2O3 y ZnO) en diferentes proporciones 1,3 y 5 %. Las actividades fotocatalíticas más eficientes, se obtuvieron con las muestras: CuFe2O4-Fe2O3 3 % y NiFe2O4-ZnO 3% incrementando hasta 2 veces la actividad de los ferratos puros y hasta 4 veces la actividad de los óxidos simples. Esto fue atribuido al nivel adecuado de las bandas de conducción y de valencia de los componentes, lo que permitió una mejora en los procesos de separación, transferencia y aprovechamiento de las cargas fotogeneradas, tal como se determinó en los análisis de fotoluminiscencia y en las pruebas electroquímicas realizados a las heteroestructuras. En resumen, el análisis de resultados demuestra que los ferratos de cobre y níquel, obtenidos por reacción en estado sólido, son materiales competitivos para ser empleados en laproducción fotocatalítica de Hidrógeno.

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