Estudio de la actividad fotocatalitica de electrocatalizadores de TiO2 nanoestructurados y modificados en la produccion de hidrogeno

• Autores: Joaquin Enrique Tirano Vanegas
• Directores de la Tesis: Hugo Ricardo Zea Ramírez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) ( Colombia ) en 2022
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Study of the photocatalytic activity of nanoestructured and modified TiO2 electrocatalyst for hydrogen production
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: repositorio.unal.edu.co
• Resumen
  • español

    Se obtuvieron nanotubos de TiO2 dopados con níquel, con un notorio desempeño fotocatalítico, gran área superficial y con dimensiones y características controladas, mediante anodización electroquímica. Los resultados complementan el estado del arte de la síntesis de este tipo de nanoestructuras, establece relaciones entre las características morfológicas obtenidas y las variables de síntesis. Estas relaciones permiten establecer zonas de síntesis donde se puede controlar la morfología de los nanotubos.

    Se discuten los resultados de tratamientos que modifican la estructura cristalina de los nanotubos y su superficie. Se discute el efecto del tratamiento térmico sobre la evolución de la fase anatasa del rutilo en los nanotubos de TiO2. Se establece un protocolo para modificar superficialmente los nanotubos de TiO2 con nanopartículas de níquel, mediante electrodepositación. Para cada tratamiento se realiza una caracterización morfológica, cristalina y elemental de las muestras.

    Se efectúa la caracterización electroquímica de los fotoelectrodos sintetizados y los efectos de las morfologías de las nanoestructuras sobre su comportamiento fotoelectroquímico. Los análisis revelan el comportamiento eléctrico de las nanoestructuras sintetizadas dentro de una celda fotoelectroquímica, así como el tipo de semiconductor y el rol del níquel en la recombinación de cargas fotogeneradas. Se revisan los circuitos equivalentes que representan el comportamiento de nanotubos modificados con níquel en la producción fotoelectroquímica de hidrógeno. (Texto tomado de la fuente)

  • English

    Nickel-doped TiO2 nanotubes with remarkable photocatalytic performance, large surface area, and controlled dimensions and characteristics were obtained by electrochemical anodization. The results complement the state of the art of the synthesis of this type of nanostructure, establishing relationships between the morphological characteristics obtained and the synthesis variables. These relationships allow for the establishment of synthesis zones where the morphology of the nanotubes can be controlled.

    The results of treatments that modify the crystalline structure of the nanotubes and their surface are discussed. The effect of thermal treatment on the evolution of the anatase phase in TiO2 nanotubes is also discussed. A protocol is established to superficially modify TiO2 nanotubes with nickel nanoparticles, by using electrodeposition. For each treatment, a morphological, crystalline, and elemental characterization of the samples is carried out.

    The electrochemical characterization of the synthesized photoelectrodes and the effects of the morphologies of the nanostructures on their photoelectrochemical behavior are also carried out. The analyses reveal the electrical behavior of the nanostructures synthesized within a photoelectrochemical cell, as well as the type of semiconductor and the role of nickel in the recombination of photogenerated charges. Equivalent circuits representing the behavior of nickel-modified nanotubes in the photoelectrochemical production of hydrogen are also reviewed.