Depósito de materiales semiconductores sobre sustratos vítreos para su uso en procesos fotoinducidos - Rodríguez Torres, Jessica Gabriela (2016)
Propósito y Método del Estudio: El uso de hidrógeno como vector energético es una alternativa prometedora en cuanto se refiere al desaollo de eegía lipia. Ho e día, la producción de hidrógeno utilizando energía del sol, a través de la descomposición del agua vía fotocatálisis, presenta un amplio campo de investigación. Aunque la mayoría de los trabajos en fotocatálisis para la producción de H2 a escala laboratorio han empleado materiales en polvo, recientemente se ha incrementado el interés por trabajar con materiales en forma de película, ello a causa de las diversas ventajas que presentan, tales como la fácil recuperación del material tras la reacción, la posible aplicación a escala industrial y en flujo continuo de agua; sin embargo, esto aún es un campo en exploración. El presente trabajo se centra en la separación de la molécula de agua para producir hidrógeno utilizando tantalato de sodio (NaTaO3) en forma de película multicapa como fotocatalizador. El NaTaO3 fue depositado mediante screen printing sobre sustratos de vidrio. Se varió el número de capas depositadas de NaTaO3 para observar el efecto del espesor en la eficiencia de la reacción. También se depositó una capa de partículas de oro-paladio, paladio, níquel y óxido de níquel como cocatalizadores sobre la película de NaTaO3, para favorecer la separación de cargas e incrementar la producción de H2. Las películas obtenidas fueron caracterizadas mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía UV-visible, espectroscopía FTIR y diversas técnicas electroquímicas. Por otro lado, la reacción de descomposición del agua vía fotocatálisis se llevó a cabo durante 3 horas en un reactor tipo Batch, utilizando una lámpara UV de 254 nm y 4,400 µW. Se analizó la influencia del espesor de la película, la naturaleza del co-catalizador empleado y la cantidad de co-catalizador impregnado sobre las propiedades de la película de NaTaO3 y su desempeño fotocatalítico. Contribuciones y Conclusiones: Se obtuvieron películas multicapa de NaTaO3 a través del método screen printing, que fueron reproducibles, estables y presentaron actividad fotocatalítica para la producción de hidrógeno. Se encontró que dichas películas pueden reemplazar efectivamente al material en polvo. Así mismo, existe un espesor adecuado para la película multicapa de NaTaO3, que consistió de dos capas, ya que presentó el mejor balance entre las cargas fotogeneradas y su recombinación, produciendo una mayor cantidad de hidrógeno. Al impregnar una capa de cocatalizador metálico sobre la película de NaTaO3, la actividad fotocatalítica se vio incrementada hasta 6 veces, en el caso de la muestra impregnada con AuPd. Por otra parte, al impregnar el co-catalizador semiconductor de NiO sobre la película de NaTaO3, la actividad fotocatalítica se incrementó 17 veces. Lo anterior a causa de una favorable interacción electrónica en la interfase del NaTaO3 y la capa de co-catalizador. Así mismo, se encontró que la cantidad de co-catalizador impregnado que resulta en la mayor producción de hidrógeno fue menor que el 1% p/p.