info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
"Síntesis de nanomateriales óxido magnético-TiO2 por estrategias del método de reacción en microemulsión aceite-en-agua y su evaluación fotocatalítica en la producción de H2"
Autor
ARTURO ADRIAN RODRIGUEZ RODRIGUEZ
Institución
Resumen
Actualmente, el gran reto en la síntesis y aplicación de nanomateriales en la
producción fotocatalítica de hidrógeno (H2), es la preparación de nanoestructuras
capaces de aprovechar la luz solar, una fuente de energía renovable y gratuita. En
este aspecto, el material fotocatalizador más estudiado por sus excelentes propiedades
fotocatalíticas, el óxido de titanio (TiO2), carece de los atributos necesarios para
captar la región visible del espectro solar (que comprende poco más del 40 %) pues
su absorción óptica se encuentra en la región de luz ultravioleta [2]. Sin embargo, dada
la flexibilidad de algunos métodos de síntesis es posible acoplar una fase activa en luz
visible junto al TiO2, generando un nanomaterial compuesto (nanomaterial híbrido)
capaz de absorber luz por encima de los 400 nm. Además, dependiendo de la segunda
fase, es posible mejorar la separación de cargas, estabilidad estructural, e inclusive
incorporar propiedades ajenas a la primera fase en una sola plataforma multifuncional.
Un ejemplo de ello son los nanomateriales híbridos óxido magnético-TiO2, que
permiten recuperar el fotocatalizador (del medio de reacción) de manera rápida,
sencilla y eficaz al aplicar un campo magnético externo [3]. Cabe mencionar que
óxidos magnéticos, como las ferritas espinela (ej. CoFe2O4, NiFe2O4 y ZnFe2O4),
han demostrado poseer también valiosas propiedades fotocatalíticas, pues presentan
una eficiente absorción de luz visible debido a sus valores de bandgap relativamente
bajos (<2 eV), buena conductividad eléctrica (favorable para la transferencia de
electrones y huecos), una gran capacidad de adsorción-desorción molecular, adecuada
estabilidad contra la fotocorrosión, y baja toxicidad [4, 5]. Aunque en los últimos
años el estudio de las ferritas tipo espinela en relación a la producción de hidrógeno
ha ido en aumento, la capacidad de esta familia de óxidos no ha sido totalmente
explorada, especialmente con nanopartículas M2+Fe2O4 sintetizadas por métodos de
microemulsión. Considerando lo anterior, este trabajo de tesis se enfoca en el estudio
de la síntesis y evaluación fotocatalítica de nanomateriales simples M2+Fe2O4 (M: Co,
Ni y Zn) y TiO2, así como los híbridos correspondientes (M2+Fe2O4-TiO2), mediante el
desarrollo de dos estrategias (semilla e impregnación) basadas principalmente en el
método de reacción en microemulsión del tipo aceite-en-agua (O/W). La caracterización
mediante las técnicas de XRD, SEM, HRTEM-STEM, UV-VIS, XPS y VSM, de los
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