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Evaluación de las propiedades fotoelectroquímicas de los calcogenuros ag3zs3 y agzs2 con z=sb, as y bi como fotoelectrodos en la conversión de energía solar

Resumen

Se sintetizaron los calcogenuros Ag,ZS, y AgZS, con Z = Sb, As y Bi, por un método de estado sólido a partir de sus elementos precursores, la composición y las fases esperadas fueron confirmadas por difracción de rayos X (DRX) y FESEM-EDS para los calcogenuros AgзASS, Ag₂SbS, AgAsS₂ y AgSbS2. En el caso de los sulfobismuturos Ag,BiS, y AgBiS, se obtuvieron mezclas de sólidos cristalinos. Con el objetivo de evaluar la utilización de los calcogenuros como materiales de electrodo para los procesos de reducción fotoelectroquímica de CO₂ y producción fotoelectroquímica de hidrógeno, se realizó una combinación de mediciones fotoelectroquímicas y espectroscopia UV-Vis. Todos los materiales muestran semiconductividad tipo p y un band gap de alrededor de 2.0 eV. Se determinó el potencial de banda plana (E) mediante tres diferentes técnicas: fotopotencial de circuito abierto, mediciones de inicio de fotocorriente y análisis de Mott-Schottky. Los valores de potencial de banda plana determinados mediante mediciones de inicio de fotocorriente y potencial de circuito abierto muestran una buena concordancia. Los niveles de los bordes de las bandas de valencia y conducción respecto a los potenciales de reducción de CO₂ y H* indican que todos los materiales estudiados pueden ser usados como fotocátodos en la conversión de energía solar. La evaluación de la estabilidad fotoquímica y fotoelectroquímica muestra que los calcogenuros Ag,AsS, y Ag₂SbS, son los materiales de electrodo más promisorios para ser usados en la conversión de energía solar.