Síntesis de sistemas basados en dióxido de titanio y grafeno para aplicaciones fotocatalíticas / Fernanda Carolina Olivares Salgado.

FONDECYT 1121203.

Licenciado en Ciencias, mención Química.

En la actualidad los problemas energéticos son un foco de estudio en la sociedad, la búsqueda de fuentes energéticas renovables y limpias son el objetivo principal para resolver esta problemática. Con respecto a esto, la energía solar incluye las características necesarias para la generación de nuevos combustibles que no agoten los recursos naturales ni contaminen el medio ambiente. Una de las aplicaciones de la energía solar que se está estudiando son los sistemas de fotocatálisis, estos permiten la obtención de hidrógeno a partir de la fotodisociación de la molécula de agua. En este trabajo se desarrolló un sistema compuesto por grafeno y TiO2 con el objetivo de contribuir en la búsqueda de sistemas de fotocatálisis con mejores eficiencias que las conocidas en la actualidad. El grafeno presenta diversas características que lo convierten en un material de interés, entre estas una alta conductividad eléctrica. En este trabajo se sintetizó este material mediante la técnica CVD usando como sustrato láminas de cobre. Como precursor de carbono se utilizó acetileno, también se incluyó en el proceso hidrógeno molecular y como gas de arrastre se utilizó argón a una temperatura de síntesis de 1000°C, logrando obtener grafeno de pocas capaz. Una vez sintetizado este material, fue transferido a láminas de silicio. Para la caracterización del grafeno previa y posterior a la transferencia se utilizó espectroscopia Raman y microscopia electrónica de barrido. Luego el TiO2, conocido semiconductor con propiedades fotocatalíticas, fue sintetizado también utilizando la técnica de deposición química en fase vapor sobre láminas de silicio como sustrato. Como precursor de este material se utilizó tetraisopropóxido de titanio (IV), como gas de arrastre argón a una temperatura de 500°C. Y a partir de las características de síntesis se obtuvo principalmente la fase cristalina anatasa, conocida por ser la fase más fotoactiva de este material. Finalmente se sintetizaron nanoestructuras híbridas, depositando capas de dióxido de titanio sobre grafeno previamente transferido a láminas de silicio. Para la caracterización de los sistemas se utilizó espectroscopias Raman, ART-FTIR y UV-visible de reflectancia difusa. Para evaluar las propiedades fotocatalíticas los materiales en la descomposición del agua se realizaron medidas de fotocorriente en donde se lograron estudiar las propiedades eléctricas del sistema y de los materiales por separado. A partir de esto se comprobó la fotoactividad del material híbrido y se obtuvo que la respuesta de fotocorriente del sistema es equivalente a la suma de las respuestas en corriente de los materiales por separado.