Sintesis, caracterización de materiales nanoestructurados híbridos basados en óxidos semiconductores (TiO2, ZnO) y materiales carbonosos (Nanotubos de carbono, Grafeno, Oxido de grafeno, Oxido de grafeno reducido) y su influencia en procesos recombinatorios de portadores de carga promovidos por la luz

La fotocatálisis heterogénea con materiales semiconductores nanoestructurados soportados ha recibido considerable atención de la comunidad científica y se ha venido desarrollando intensamente en las últimas décadas. Este interés está basado en la posibilidad de utilizar estos materiales en la generación de electricidad, producción de hidrogeno, en celdas solares, purificación de agua o aire entre otros, por procesos de óxido-reducción. Sin embargo, un gran problema que limita la eficiencia fotocatalítica de estos materiales son los procesos de recombinación de los pares electrón-hueco fotogenerados, procesos que pueden ser más rápidos que los procesos de trasferencia de carga. La conjunción de óxidos semiconductores y materiales de carbono permitirá obtener materiales híbridos con un con una mejorada eficiencia fotocatalítica en comparación con sus materiales base. El rendimiento mejorado de estos materiales híbridos se podría deber al hecho de que los materiales de carbono y en particular el grafeno y sus derivados pueden mejorar la eficiencia de la migración de los electrones y por lo tanto reducir la recombinación de los pares electrón hueco fotogenerados. Además, estos compuestos poseen una alta actividad de adsorción de las moléculas orgánicas lo que los haría mas susceptibles de ser degradas en las superficies del fotocatalizador. Finalmente se espera que el rango de absorción de material final se extienda hacia la luz visible lo que permitirá aprovechar de manera más efectiva la radiación solar. Se espera obtener materiales nanoestructurados hibridos basados en óxidos semiconductores ( ZnO, TiO2) y materiales de carbono como nanotubos de carbono (NTC), grafeno, oxido de grafeno (OG) y el oxido de grafeno reducido (OGR) por métodos de química suave, con una mejorada eficiencia fotocatalítica en comparación con sus materiales base. Los resultados del proyecto serán factibles de publicar internacionalmente a través de al menos 02 artículos científicos en revistas indexadas. Los conocimientos se diseminarán a través de este medio y de dos conferencias científicas internacionales que realizaremos para dar a conocer nuestros resultados. La relevancia del proyecto, está en la calidad del grupo humano que lo conforman y de lo que se espera lograr, entre los que están 2 estudiantes de Maestría y 1 de pregrado, graduados. Con el objetivo mejorar el transporte de las cargas fotogeneradas, y por lo tanto mejorar la eficiencia fotocatalítica de estos materiales en la descontaminación del agua el presente proyecto de investigación plantea sintetizar nanoestructuras hibridas basadas en Óxidos semiconductores puros y/o dopados con materiales de carbono como el oxido de grafeno (OG) y el oxido de grafeno reducido (OGR) soportados sobre sustratos de vidrio conductor (FTO). . Posteriormente se realizaron estudios fotoelectroquímicos para evaluar la eficiencia en la conversión de fotones a electrones. Se generará un aporte al conocimiento en nanociencias con el desarrollo de nuevos nanomateriales hibridos basados en oxidos semiconductores (ZnO y TiO2) y materiales de carbono con una con mejores propiedades de trasporte de carga fotogeneradas, los cuales se esperan publicar en revistas indexadas. Por el lado de la formación de recursos humanos altamente calificados, se generarán 2 tesis de maestría y 1 tesis de pregrado.

EF-041 - Proyectos de investigación básica y aplicada - MINEDU