Estudio teórico del dopaje de películas de cubi2o4 con elementos metálicos para mejorar su desempeño como fotocátodo en la generación de hidrogeno a partir de agua

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dc.contributor.advisorCórdoba Tuta, Elcy María
dc.contributor.advisorGonzález Hernández, Andrés Giovanni
dc.contributor.advisorCruz Orellana, Silvia Nathalia
dc.contributor.authorGamboa Herrera, Laura Marcela
dc.contributor.authorRomero Barrera, Michael Steven
dc.date.accessioned2024-03-04T01:11:34Z
dc.date.available2021
dc.date.available2024-03-04T01:11:34Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractLa generación de hidrógeno es una de las opciones más viables y prometedoras para reemplazar los combustibles fósiles. En los últimos años, el CuBi2O4 ha sido señalado como un material innovador para la síntesis de fotocátodos enfocados en la generación fotoelectroquímica de hidrógeno, sin embargo, existe una carencia en el conocimiento del dopaje del material para mejorar sus propiedades fotoelectroquímicas. En este trabajo de investigación, se realizó una revisión bibliográfica sobre el dopaje de fotocátodos de CuBi2O4 con elementos metálicos con el objetivo de analizar posibles mejoras en la eficiencia fotoelectroquímica para la división del agua, adicionalmente se profundizo en las técnicas de síntesis y evaluación del material. Los elementos dopantes analizados (Zn, Fe, Mn, Li, Cr, Mg, Ni y Co) se seleccionaron por tener similares valores de radio iónico y valencia al Cu2+. Comparaciones bibliográficas realizadas a fotocátodos basados en óxidos metálicos permitieron definir el litio y el níquel como los posibles mejores agentes dopantes del CuBi2O4 dado sus efectos para disminuir el ancho de banda prohibida, aumentar la densidad y conductividad de fotocorriente, mejorar el transporte y separación de carga. Para la síntesis de películas puras y dopadas de CuBi2O4 se recomienda implementar técnicas solgel y de depósito spin coating ya que estas permiten obtener un material más homogéneo y uniforme. Análisis SEMEDS, DRX, XPS y UVVIS son recomendados para evaluar la morfología, composición química, la estructura cristalina y las propiedades ópticas de los materiales sintetizados (CuBi2O4, CuBi2O4Li y CuBi2O4Ni). Para la caracterización electroquímica (densidad de fotocorriente, estabilidad y transferencias de carga) se recomiendan las técnicas de voltamperometría, cronoamperometría e impedancia electroquímica. Los resultados de este estudio abren paso al desarrollo experimental del dopaje de fotocátodos de CuBi2O4 con fines de lograr la generación más eficiente de hidrógeno
dc.description.abstractenglishHydrogen generation is one of the most viable and promising options to replace fossil fuels. In recent years, CuBi2O4 has been identified as an innovative material for the synthesis of photocathodes focused on the photoelectrochemical generation of hydrogen, however, there is a lack of knowledge of the doping of the material to improve its photoelectrochemical properties. In this research project, a bibliographic review was carried out on the doping of CuBi2O4 photocathodes with metallic elements with the aim of analyzing possible improvements in the photoelectrochemical efficiency for the division of water, additionally, the synthesis and evaluation techniques of the material were deepened. The doping elements analyzed (Zn, Fe, Mn, Li, Cr, Mg, Ni and Co) were selected for having similar values of ionic radius and valence to Cu2+. Bibliographic comparisons made to photocathodes based on metal oxides allowed defining lithium and nickel as the possible best doping agents for CuBi2O4 given their effects to reduce the wide forbidden band, increase the density and conductivity of photocurrent, improve transport and charge separation. For the synthesis of pure and doped CuBi2O4 films, it is recommended to implement solgel and spin coating deposit techniques since these allow to obtain a more homogeneous and uniform material. SEMEDS, DRX, XPS and UVVIS analysis are recommended to evaluate the morphology, chemical composition, crystal structure and optical properties of synthesized materials (CuBi2O4, CuBi2O4Li and CuBi2O4Ni). For electrochemical characterization (photocurrent density, stability and charge transfers) the techniques of voltammetry, chronoamperometry and electrochemical impedance are recommended. The results of this study open the path to the experimental development of CuBi2O4 photocathode doping, in order to achieve the most efficient process of hydrogen generation
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Metalúrgico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/40925
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Metalúrgica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectCuBi2O4
dc.subjectDopaje
dc.subjectFotocátodos
dc.subjectFotoelectroquímica
dc.subjectHidrógeno.
dc.subject.keywordCuBi2O4
dc.subject.keywordDoped photocathodes
dc.subject.keywordPhotoelectrochemistry
dc.subject.keywordHydrogen.
dc.titleEstudio teórico del dopaje de películas de cubi2o4 con elementos metálicos para mejorar su desempeño como fotocátodo en la generación de hidrogeno a partir de agua
dc.title.englishTheoretical study of the doping of CuBi2O4 films with metallic elements to improve their performance as a photocathode in the generation of hydrogen from water*
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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