Desarrollo de películas multicapas de FTO/CuBi2O4/TiO2/ WxMo1-xS2 para su empleo como fotocátodos en la producción de hidrógeno a partir de agua

dc.contributor.advisor Acevedo Peña, Próspero
dc.contributor.advisor Córdoba Tuta, Elcy María
dc.contributor.author Cruz Orellana, Silvia Nathalia
dc.contributor.evaluator Meléndez Reyes, Ángel Manuel
dc.contributor.evaluator Ropero Vega, José Luis
dc.date.accessioned 2022-04-01T03:57:52Z
dc.date.available 2022-04-01T03:57:52Z
dc.date.created 2021
dc.date.issued 2021
dc.description.abstract La actividad humana deja como consecuencia altos niveles de contaminación y poco a poco el consumo de los recursos no renovables, tal como los combustibles fósiles. Por lo tanto, se han buscado reemplazos, entre ellos el uso de hidrógeno como combustible debido a su sobresaliente poder calorífico y no generar gases contaminantes durante su combustión. Uno de los métodos con mayor potencial de producción de hidrógeno es por medio de la fotoelectroquímica. En el presente trabajo se fabricaron fotocátodos de CuBi2O4, empleando como substrato vidrio FTO, para aumentar la estabilidad y proteger el material se recubrió el CuBi2O4 con TiO2, finalmente para mejorar el desempeño fotoelectroquímico se agregaron partículas de WxMo1-xS2 formando el sistema FTO/CuBi2O4/TiO2/WxMo1-xS2. Los fotocátodos se caracterizaron fisicoquímicamente mediante espectroscopía Raman, Uv-vis, Difracción de rayos X (DRX), espectroscopía de fotoelectrones inducidos por rayos X (XPS), Microscopía electrónica de barrido (SEM) y (foto)electroquímicamente mediante voltamperometría de barrido lineal on-off, cronoamperometría on-off e impedancia electroquímica (EIS), utilizando una lámpara de Xe de 300W como fuente de luz. Los resultados evidencian que el CuBi2O4 presenta alta recombinación de los portadores de carga presentando inestabilidad bajo iluminación, perdiendo más del 80% de la corriente inicial. No obstante, las pérdidas de corriente se redujeron al 8% al cabo de media hora iluminación con la película protectora de TiO2, además de incrementar la magnitud de fotocorriente de -0,07 a -0,17 mA/cm2 respecto al bismutato desnudo. Por otra parte, con los catalizadores de WxMo1-xS2 solo se perdió el 13% de la corriente inicial pero incrementando su valor a -0,25 mA/cm2 . El aumento en el desempeño al incorporar la capa de TiO2 se atribuyó a la mejora en la estabilidad del CuBi2O4, mientras que la modificación superficial con WxMo1-xS2, a que cataliza la reducción del agua.
dc.description.abstractenglish Human activity leaves as a consequence high levels of pollution and little by little the consumption of non-renewable resources, including fossil fuels. Therefore, replacements have been sought, including the use of hydrogen as a fuel due to its outstanding calorific value and not generating polluting gases during its combustion, one of the methods with the greatest potential for hydrogen production is through photoelectrochemistry. In the present work, CuBi2O4 photocathodes were manufactured, using FTO glass as substrate, to increase the stability and protect the material, the CuBi2O4 was coated with TiO2, finally to improve the photoelectrochemical performance, WxMo1- xS2 particles were added forming the FTO/CuBi2O4/TiO2/ WxMo1-xS2 system. The photocathodes were characterized physicochemically by Raman spectroscopy, Uv-vis, X-ray diffraction (XRD), X-ray induced photoelectron spectroscopy (XPS), Scanning electron microscopy (SEM) and photoelectrochemically by linear scanning voltammetry on-off. On-off chronoamperometry and electrochemical impedance (EIS), using a 300W Xe lamp as light source. The results show that CuBi2O4 presents high recombination of the charge carriers presenting instability under illumination over time, losing more than 80% of the initial current, however, with the protective film the current losses were reduced to 8% after half an hour, in addition to increasing the magnitude of photocurrent from -0.07 to -0.17 mA / cm2 with respect to naked bismuthate. On the other hand, with the WxMo1-xS2 catalysts, only 13% of the initial current was lost, but its value increased to -0.25 mA / cm2. The performance improvement when incorporating the TiO2 layer was attributed to the improvement in the stability of CuBi2O4, while the surface modification with WxMo1-xS2 catalyzes the reduction of water.
dc.description.degreelevel Maestría
dc.description.degreename Magíster en Ingeniería de Materiales
dc.format.mimetype application/pdf
dc.identifier.instname Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9460
dc.language.iso spa
dc.publisher Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty Facultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.program Maestría en Ingeniería de Materiales
dc.publisher.school Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rights http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rights.license Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/
dc.subject Fotoelectroquímica
dc.subject Fotocátodo
dc.subject Cubi2O4
dc.subject.keyword Photoelectrochemistry
dc.subject.keyword Photocathode
dc.subject.keyword Cubi2O4
dc.title Desarrollo de películas multicapas de FTO/CuBi2O4/TiO2/ WxMo1-xS2 para su empleo como fotocátodos en la producción de hidrógeno a partir de agua
dc.title.english Development of multilayer films of FTO/CuBi2O4/TiO2/ WxMo1-xS2 for use as photocathodes in the production of hydrogen from water
dc.type.coar http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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