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Título :	Catálisis Fotoplasmónica para la Reducción de CO2
Autor(es):	Jesús Valdés Hernández
Palabras clave:	Ingeniería y Tecnología Química Química física
Fecha de publicación :	17-mar-2023
Editorial :	Ingeniería
Facultad:	Facultad de Ingeniería
Programa académico:	Doctorado en Ingeniería
Resumen:	En este trabajo se aborda el estudio y diseño de materiales fotoactivos para la conversión de CO2. Se propone un método de síntesis de la perovskita SrTiO3 basado en el proceso de sol-gel, este método permite el dopaje de la perovskita de manera simple. Las propiedades fotocatalíticas de la perovskita SrTiO3 se modificaron a partir del dopaje con iones de Fe(III), formando la perovskita SrTi(1-x)FexO3, donde x = [0.000, 0.125, 0.250, 0.500]. La incorporación de Fe(III) en la matriz de la perovskita dio como resultado un decremento en el valor de la brecha energética de hasta 1.5 eV con el nivel de dopaje más alto utilizado. El dopaje de la perovskita SrTi(1-x)FexO3 con el nivel x=0.125 obtuvo la mayor selectividad y producción de CH3OH, con una concentración de 0.49 umol ml-1 mg-1 a las 5 h de reacción, 2.7 veces más que la perovskita sin dopar, esto es atribuible a los estados energéticos que aporta el dopaje con Fe. El estudio teórico indica un cambio en las transiciones electrónicas energéticas en las perovskitas dopadas con Fe, siendo estos de banda directa, en comparación con la perovskita pura, la cual es un semiconductor de banda indirecta, indicando por primera vez que la transición se da en el punto R de alta simetría. El dopaje con iones de Fe recorre la absorbancia de los materiales a longitudes de onda más largas, lo que les permite absorber fotones en un dominio más amplio del espectro electromagnético. El soporte de nanopartículas de Au a la matriz de las perovskitas aumenta drásticamente su actividad fotocatalítica. La incorporación de nanopartículas de Au a la perovskita SrTi(1-x)FexO3 con el nivel x=0.125 aumentó la conversión de CO2 a CH3OH hasta 9.5 veces más que su contra parte sin nanopartículas, y hasta 8.5 veces más que lo reportado por fotocatalizadores como el TiO2. Este incremento en la producción de CH3OH indica una sinergia entre el semiconductor y la nanopartícula.
URI:	https://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/7820
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