Efecto de las propiedades fotoeléctricas de películas semiconductoras de óxidos mixtos de bi-nb-m-o (m = al, fe, ga, in) en la producción de hidrógeno por fotoelectrólisis de soluciones acuosas de fenol

En este trabajo de investigación se estudió la preparación, caracterización estructural, caracterización foto-electroquímica y evaluación fotoelectrolítica de películas semiconductoras de óxidos mixtos de Bi-Nb-M-O (M = Al, Fe, Ga, In), enfocadas en la oxidación de fenol y producción de hidrógeno simultáneamente. En trabajos previos realizados en nuestro grupo de investigación se había encontrado que estos materiales poseen propiedades de absorción de luz visible y fueron activos en la degradación fotocatalítica de naranja de metilo y en la producción de hidrógeno por fotoelectrólisis de soluciones cianuradas. Sin embargo, hasta el momento no había sido posible correlacionar las propiedades estructurales de las películas con su actividad, lo cual es necesario para comprender su funcionamiento y permitirá diseñar nuevos materiales semiconductores para este tipo de aplicaciones. Las películas fueron obtenidas a partir de soles precursores preparados mediante sol-gel y depositadas en láminas de acero inoxidable AISI/SAE 304 mediante la técnica dip-coating. Las propiedades estructurales de las películas fueron evaluadas mediante SEM-EDS, XPS y DRX, mientras que la caracterización fotoelectroquímica fue realizada mediante medidas de voltametría cíclica, voltametría lineal, potencial a circuito abierto y fotocorriente. Finalmente, la actividad de las películas fue evaluada en la fotoelectrólisis de soluciones acuosas de fenol con el fin de oxidar este compuesto y llevar a cabo la producción de hidrógeno de manera simultánea. Los resultados muestran que las películas poseen propiedades fotoelectroquímicas similares al óxido de bismuto (III) con variaciones debidas a la presencia de los diferentes metales (Nb, Al, Fe, Ga, In). Todas las películas exhiben actividad en la fotoelectrólisis de soluciones acuosas de fenol y la eficiencia está relacionada con una suma de efectos como la cantidad y tipo de óxidos presentes, el band-gap, las posiciones de las bandas de valencia y de conducción y las propiedades de transporte de carga. 1

• Autores: Ropero Vega, José Luis
• Tipo de recurso: http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
• Fecha de publicación: 2016
• Institución: Universidad Industrial de Santander
• Repositorio: Repositorio UIS
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/35549
• Acceso en línea: https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/35549; https://noesis.uis.edu.co
• Palabra clave: Sol-Gel; Dip-Coating; Caracterización Estructural; Fotoelectroquímica; Fotoelectrocatálisis.; In this research work; the preparation; structural characterization; photo-electrochemical characterization and photoelectrolytic evaluation of mixed oxide semiconductor films of Bi-Nb-M-O (M = Al; Fe; Ga; In) was studied; focused on the simultaneously oxidation of phenol and hydrogen production. In our previous work; it was found that these materials have visible light absorption properties and they were active in the photocatalytic degradation of methyl orange and the hydrogen production by photoelectrolysis of cyanide solutions. However; it had not been possible to correlate the structural properties of the films with their activity so far; which it is necessary to understand its operation and it will allow designing new semiconductor materials for these applications. The films were obtained from sol precursors prepared by sol-gel and deposited on AISI/SAE 304 stainless steel plates by dip-coating technique. The structural properties of the films were evaluated by SEM-EDS; XPS and XRD. The photoelectrochemical characterization was carried out by cyclic voltammetry; linear voltammetry; open circuit potential and photocurrent measurements. Finally; the activity of the films was evaluated in the photoelectrolysis of aqueous solutions of phenol in order to oxidize this compound and carrying out the hydrogen production simultaneously. The results show that the films have similar photoelectrochemical properties to bismuth oxide (III) with variations due to the presence of different metals (Nb; Al; Fe; Ga; In). All films exhibit activity in the photoelectrolysis of aqueous solutions of phenol and their efficiency is related to a sum of effects as the amount and type of oxides present; the band-gap; the positions of the valence and conduction bands and the charge transport properties.
• License: Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)