Síntesis, caracterización y evaluación de nanomateriales fotocatalíticos con propiedades semiconductoras aplicables a la reacción de "water splitting"

Abstract

El calentamiento global es un fenómeno que ha surgido por la acumulación de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, los cuáles provienen de fuentes tanto naturales como antropogénicas. Las fuentes más significativas son las antropogénicas, ya que abarcan desde la respiración humana, hasta la quema de combustibles fósiles para la generacíon de otras formas de energía. Partiendo de la necesidad de cubrir requerimientos de energía cada vez mayores, y evitar el incremento de la temperatura global del planeta, se ha pensado en la obtención y empleo de energéticos libres de carbono, como el Hidrógeno. Este trabajo, consiste en emplear la radiación solar, como fuente primaria de energía, y transformarla en energía química en forma de energéticos como el Hidrógeno, a partir de la reacción de separación de la molécula de agua (water splitting). Para ello, se sintetizaron materiales fotocatalizadores con propiedades semiconductoras, ya que son posibles candidatos que pueden interactuar con la radiación solar, debido a que su ancho de banda prohibida puede manipularse en las longitudes de onda que presenta el espectro solar. La obtención de Hidrógeno, constituye una parte importante de un proceso denominado Fotosíntesis Artificial, de la cual esta investigación solo abarca una de las dos etapas principales que es la producción de Hidrógeno por la reacción de water splitting. La segunda etapa se desarrollará durante el doctorado y se enfocará en la utilización del H2 en la reducción de CO2 y generación de compuestos orgánicos. Tomar esta forma de manejo de la radiación solar, es necesaria, para continuar con el desarrollo de la sociedad, en la cual, cada vez se hace mayor la demanda de energía, y que no puede depender de la forma tradicional, sin considerar las graves consecuencias que acarrean estas prácticas. La generación de los propios combustibles empleando la energía del Sol, como los organismos fotosínteticos, es una manera que tenemos para disminuir el impacto negativo en el ambiente. ABSTRACT Global warming is a phenomenon that has arisen by the accumulation of greenhouse gases, such as carbon dioxide, which come from sources both natural as anthropogenic. The most significant sources are the anthropogenic, ranging from human breath, to the burning of fossil fuels for the generation of other forms of energy. Based on the need to meet higher requirements of power each time, and avoid the increase in global temperature of the planet, have you thought about obtaining and use of energy free carbon, such as Hydrogen. This work, is to use solar radiation, as primary energy source and transform it into chemical energy in the form of energy such as Hydrogen, from the reaction of separation of the molecule of water (water splitting). Therefore were synthesized materials photocatalysts with semiconductor properties, since they are potential candidates that may interact with solar radiation, since band gap can be manipulated in the wavelengths that presents the solar spectrum. Obtaining Hydrogen, constitutes an important part of a process called Artificial photosynthesis, which this research only covers one of the two main stages which is the production of Hydrogen by reaction of water splitting. The second phase will take place during the PhD and will focus on the use of the H2 in the reduction of CO2 and generation of organic compounds. Take this form of solar radiation management, is required to continue with the development of society, in which increasingly demand for energy becomes greater, and that not may depend on the traditional way, without considering the serious consequences that such practices. The generation of own fuels using energy from the Sun, as the photosynthetic organisms, is a way that we have to lessen the negative impact on the environment.