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Oxidación fotoelectrocatalítica de aguas contaminadas con sulfuros empleando fotoánodos de Bi2S3-Bi2O3 bajo radiación de UV-Vis

Resumen

La fotoelectrocatálisis se presenta como una alternativa viable para la transformación de los sulfuros contenidos en el agua de producción y residual, al ser una tecnología capaz de crear cambios en la estructura química de compuestos tóxicos orgánicos e inorgánicos hasta descomponerlos en sustancias menos peligrosas. Se sintetizaron fotoánodos heteroestructurados de Bi2S3-Bi2O3 con propiedades semiconductoras tipo “n” y mostraron una alta fotorespuesta en presencia de radiación UV-Vis. Se evaluó el efecto de la cantidad de capas de la película de Bi2O3 (1, 3, 5 y 7 capas) y el número de ciclos SILAR de Bi2S3 depositados (3, 6 y 9) sobre la actividad del material. Las propiedades fotoelectroquímicas permitieron encontrar la cantidad adecuada de ambos semiconductores. El fotoánodo con 3 capas de Bi2O3 y 9 ciclos SILAR de Bi2S3 presentó el mejor transporte electrónico desde la interface electrodo/electrolito en medio sulfurado, siendo aproximadamente tres veces mayor respecto al medio sin contenido de sulfuros. Las películas basadas en Bi2S3-Bi2O3, son delgadas y presentan una morfología más definida a medida que se deposita una mayor cantidad de sulfuro de bismuto. Los resultados de DRX y espectroscopia Raman permitieron identificar las fases presentes en el material; por medio de XPS se evidenciaron los estados de oxidación. El par redox sulfuro- sulfito contenidos en el sistema de reacción genera una adecuada estabilidad química del fotoánodo e incrementa el transporte de electrones.