Obtención de nanoestructuras 2d de nitruro de carbon grafitico g-c3n4 para la producción fotocatalítica de combustibles solares

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dc.contributor.advisorPedraza Avella, Julio Andrés
dc.contributor.advisorRosas Barrera, Kevin Leandro
dc.contributor.advisorAcevedo Peña, Próspero
dc.contributor.authorMartinez Leon, Jenny Katherine
dc.date.accessioned2023-04-06T14:46:31Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-06T14:46:31Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractEl g-C3N4 es un semiconductor tipo n de bajo costo y una alta estabilidad térmica, posee una brecha de energía prohibida de 2,7 eV, un potencial de la banda de conducción más negativo que la reducción del agua, por lo que promete ser uno de los mejores materiales con ciertas propiedades fotocatalíticas que permiten que ocurra la reacción de reducción de agua, y se obtengan combustibles solares. En este proyecto se sintetizaron nanoestructuras de g-C3N4 a diferentes temperaturas por pirólisis usando como precursor la urea que es rica en nitrógeno. Posteriormente, se realizó la caracterización fisicoquímica y morfológica del material donde se comprobó la formación de los grupos funcionales presentes, la fase cristalina y la información morfológica de la superficie de las nanoestructuras sintetizadas. Con ayuda de la espectroscopia (UV-VIS) se calculó la brecha entre bandas de los semiconductores, junto con la fotoluminiscencia se estudia las propiedades electrónicas de los materiales. Además, se realizaron mediciones de Mott-Schottky para comprender la generación, migración y separación de los portadores de carga fotogenerados en el fotocatalizador, y determinar el esquema de bandas de los materiales sintetizados. La evaluación fotocatalítica se llevó a cabo en una suspensión de 125 mgL-1 del fotocatalizador en agua: metanol con una relación de 50:50 en volumen bajo agitación constante; obteniendo la mayor fotoproducción de hidrógeno en el material sintetizado a 600°C. Sin embargo, debido a la baja eficiencia en la producción de g-C3N4 preparado a 600 °C a partir de Urea y con la finalidad de favorecer la separación de los portadores de carga fotogenerados en los semiconductores, se optó por formar heterouniones de g-C3N4 con TiO2. Estos materiales también se caracterizaron fisicoquímica, morfológica y electroquímicamente y se evaluó su desempeño fotocatalítico, obteniendo la mayor fotoproducción de hidrógeno en el composito con la relación de TiO2/10% g-C3N4.
dc.description.abstractenglishThe g-C3N4 is a low-cost n-type semiconductor with high thermal stability. This material has a band gap of 2.7 eV and a conduction band potential more negative than potential for water reduction reaction. For this reason, it seems to be one of the most promising materials with certain photocatalytic properties that allows obtaining solar fuels. In this project, g-C3N4 nanostructures are synthesized by pyrolysis at different temperatures, using urea as a nitrogen rich precursor. Physicochemical, morphological and compositional techniques were employed to characterize the formation of the functional groups, the crystalline phase, and the morphological features of the surface of the synthesized nanostructures. Band gap of synthesized semiconductors was determined from UV-Vis characterization, which along with the PL, allowed the study of the electronic properties of materials. In addition, measurements of Mott-Schottky have been made to understand the generation, migration and separation of the photogenerated charge carries during photocatalyst, and to determine the band positions of the synthesized materials. The photocatalytic evaluation was carried out in a suspension of 125 mgL-1 of the photocatalyst in water: methanol with a volume ratio of 50:50, under constant stirring. The largest photoproduction of hydrogen was obtained for the material synthesized at 600 °C. TiO2 / g-C3N4 heterojunctions were created due to the low efficiency in the synthesis of g-C3N4 at 600 °C from Urea, and with the purpose of favoring photogenerated charge-carriers separation in semiconductors. Physicochemical, electrochemical and morphological characterization of this materials was carried out in this work, and their photocatalytic performance was also evaluated. The highest photoproduction of hydrogen was obtained for a composition of TiO2 / 10% g-C3N4.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Químico
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/20.500.14071/13738
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
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-nd/4.0/
dc.subjectG-C3N4
dc.subjectFotocatálisis
dc.subjectHidrógeno
dc.subjectTio2
dc.subjectCompositos
dc.subject.keywordG-C3N4
dc.subject.keywordPhotocatalysis
dc.subject.keywordHydrogen
dc.subject.keywordTio2
dc.subject.keywordComposites
dc.titleObtención de nanoestructuras 2d de nitruro de carbon grafitico g-c3n4 para la producción fotocatalítica de combustibles solares
dc.title.englishObtaining 2d nanostructures of grafitico carbon nitride g-c3n4 for the photocatalytic production of solare fuels.
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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