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Desarrollo de fotoelectrodos nanoestructurados basados en óxidos de Cu-Ni para la decoloración de naranja de metilo

Resumen

La presencia de colorantes azoicos en aguas residuales representa un desafío ambiental significativo debido a su alta estabilidad química y resistencia a los procesos convencionales de tratamiento. En este contexto, la fotoelectrocatálisis se ha estudiado como una estrategia para la degradación de estos contaminantes mediante el uso de fotocátodos semiconductores activados bajo irradiación de luz visible. Aquí se desarrollaron fotocátodos tipo p basados en nanoespumas de Cu–Ni, obtenidas por electrodeposición mediante el método de plantilla dinámica de burbujas de hidrógeno. Los materiales fueron posteriormente sometidos a tratamiento térmico para inducir la formación de fases fotoactivas y se evaluó su desempeño en la decoloración reductiva del naranja de metilo en solución acuosa. Se estudiaron diferentes relaciones Cu/Ni y el efecto de la incorporación de iones cloruro durante la síntesis sobre la morfología y estructura de las nanoespumas. La caracterización mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía Raman y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) evidenció la formación de estructuras tridimensionales porosas y la presencia superficial de óxidos e hidróxidos de cobre y níquel, cuya distribución depende de la composición Cu/Ni y de las condiciones de síntesis. La actividad fotoelectrocatalítica se evaluó mediante la decoloración del naranja de metilo, monitoreada por espectroscopía UV-Vis, considerando el efecto de la composición del fotocátodo y de la presencia de oxígeno disuelto. Los resultados muestran que los fotocátodos con mayor contenido de níquel y mayor porosidad presentan una respuesta fotoelectroquímica superior y una decoloración más eficiente, especialmente bajo condiciones con oxígeno, lo que se asocia a una separación de cargas más efectiva y a la posible participación de especies reactivas durante el proceso fotoelectrocatalítico. Este estudio contribuye al entendimiento del diseño de fotocátodos tipo p orientados a aplicaciones en el tratamiento fotoelectrocatalítico de aguas contaminadas con colorantes.