Síntesis y caracterización de compuestos de SrTiO3 / g-C3N4 para pruebas fotocatalíticas en un fotorreactor microfluídico

Abstract

La implementación de materiales avanzados en los procesos de degradación por fotocatálisis ha demostrado ser uno de los métodos más redituables y amigables en términos ambientales para el control de contaminantes en cuerpos acuíferos. Esto es posible gracias a la propiedad semiconductora que adoptan los diversos materiales utilizados en este campo y de cómo estas propiedades cambian de acuerdo con la interacción del material en el medio en que se encuentran. De acuerdo a la naturaleza del semiconductor este puede tener la capacidad de propiciar reacciones oxido-reductivas, las cuales dan lugar al mecanismo por el cual se degradan las sustancias nocivas con el método de fotocatálisis; El TiO2 fue el primer material utilizado para este fin y el más utilizado debido a su estabilidad química, nula toxicidad y poder oxidativo, aunque se encuentra limitado por la captación de una baja fracción (5%-7%) del espectro solar ya que solo absorbe luz UV al poseer una banda prohibida de 3.2 eV. Por esta razón es importante desarrollar nuevos materiales con mejor aprovechamiento fotónico del espectro electromagnético y una alternativa es complementar dos o más materiales para la formación de complejos con características mejoradas. El g-C3N4 es un material de amplia superficie especifica de un ancho de banda prohibida igual a 2.7 eV con absorción en la región visible del espectro solar (43%), pero con algunos defectos de recombinación que se pretenden abatir al formar un conjunto con SrTiO3, un material de tipo perovskita con baja recombinación gracias a su amplia estructura electrónica de naturaleza ternaria y de band gap igual a 3.2 eV. En esta investigación se describe el exhaustivo trabajo para la síntesis, desarrollo y optimización de sistemas experimentales con materiales de g-C3N4/SrTiO3 elaborados por métodos de policondensación e hidrotermal en medios inocuos. Además, se reportan las pruebas de dichos materiales en un sistema convencional de fotocatálisis y por una nueva tecnología de fotorreactores microfluídicos impresos en 3D con diseños únicos para este proyecto con los que se pudo comparar por medio de resultados experimentales la importancia de las condiciones aportadas por un sistema utilizando un mismo material.