Efecto del Bi2O3 en las heterouniones Bi2O3/ g-C3N4 y Bi2O3/TiO2 para producción de H2

Abstract

En este trabajo se realizó la síntesis y el estudio de materiales semiconductores Bi2O3/TiO2 y Bi2O3/g-C3N4 para la producción fotocatalítica de hidrógeno a partir de agua utilizando glicerol como agente de sacrificio. El Bi2O3 se sintetizó utilizando el método Pechini modificado [1], la síntesis de TiO2 por sol-gel [2] y la síntesis de g-C3N4 por policondensación de la melamina [3]. Estos materiales se mezclan y tratan térmicamente para obtener la formación de heterouniones, se sintetizaron materiales de TiO2/Bi2O3 y g-C3N4/Bi2O3 al 10 y 20% mol de Bi2O3. Finalmente se evaluó su actividad fotocatalítica para la producción de hidrógeno utilizando un cromatógrafo Clarus 500 Perkin Elmer con un detector TCD utilizando nitrógeno como gas de arrastre, se tomaron muestras de 0.2 ml cada hora durante 8 horas. Los materiales fueron caracterizados por técnicas como análisis termogravimétrico (TGA), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia Uv-Vis, se determinó la energía de banda prohibida (Bandgap), fisisorción de nitrógeno (BET), microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía electrónica de transmisión (MET). Los resultados mostraron que los materiales con mayor actividad fotocatalítica son los materiales sintetizados de g-C3N4/Bi2O3 con 10% en peso de Bi2O3, estos materiales presentaron una producción de hidrógeno 7 veces mayor a comparación de la obtenida con los materiales puros de Bi2O3 y g-C3N4. Los compuestos de TiO2/Bi2O3 con 10% en peso de Bi2O3 presentaron una ligera mejora en su actividad fotocatalítica obteniéndose una producción de hidrógeno un 35% mayor que la obtenida usando solo TiO2.