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Universidad Autónoma de Nuevo León (2019)

Desarrollo de materiales con estructura de tipo túneles rectangulares, para la producción de combustibles alternos

Garay Rodríguez, Luis Felipe

Titre : Desarrollo de materiales con estructura de tipo túneles rectangulares, para la producción de combustibles alternos.

Auteur : Garay Rodríguez, Luis Felipe

Université de soutenance : Universidad Autónoma de Nuevo León.

Grade : Doctor en Ingeniería con orientación en Ingeniería Ambiental 2019

Résumé partiel
Como resultado de los diferentes problemas medioambientales debidos al incremento de gases tóxicos en la atmósfera por el uso de combustibles fósiles a lo largo de los años, diferentes alternativas se han desarrollado buscando mitigar las consecuencias de esto en el cambio climático, además de la búsqueda de nuevas fuentes de energía renovables que permitan satisfacer las mismas necesidades sin provocar daños al ambiente. Dentro de las diferentes técnicas desarrolladas, una de las más prometedoras en la actualidad es la fotocatálisis heterogénea, la cual, dentro de las múltiples ventajas que presenta, es la posible utilización de la radiación solar para poder ser llevada a cabo minimizando con esto los costos energéticos. Dentro de las diferentes aplicaciones para las que puede ser empleada esta tecnología, en este trabajo de investigación se hace énfasis en su uso para la conversión fotocatalítica de H2O y la foto-reducción de CO2, buscando obtener combustibles de base solar con un bajo o nulo contenido de carbono, respectivamente. Esta ideología surge tomando en cuenta que el hidrógeno obtenido de la conversión del agua puede ser utilizado como un vector energético, gracias a su alto poder calórico, comparado con el resto de los combustibles ; aunado a que su combustión no genera gases de efecto invernadero y, además, que los productos obtenidos de la foto-reducción de CO2 se ha observado que pueden ser empleados en celdas de combustible (CH3OH) o de igual manera, usarse como precursores en la síntesis de otros compuestos empleados en procesos industriales (HCHO). Para este propósito se sintetizaron fotocatalizadores con estructura de tipo túneles rectangulares de metales alcalinos, como Na y K y alcalinotérreos como Ba, por el método cerámico tradicional, sol gel y sales fundidas, reportados previamente como buenos candidatos para este tipo de reacciones ; sobre todo por su morfología unidimensional. También se realizaron modificaciones en el método sol gel, tales como el ajuste de pH, durante la formación del sol, así como su tratamiento con ultrasonido y microondas, buscando obtener diferencias entre las partículas obtenidas que favorezcan los procesos reductivos. Los titanatos estudiados fueron también impregnados con óxidos metálicos MO (M = Cu, Ni, Fe, Co, Ag), con la intención de modificar sus propiedades ópticas y texturales, así como también de formar hetero-estructuras que favorezcan la movilidad electrónica en la superficie, incrementando así la actividad fotocatalítica de los materiales puros para la producción de hidrógeno y reducción de CO2 ; así como también provocar cambios en la selectividad hacia la formación de los diferentes productos. Todos los materiales fueron adecuadamente caracterizados por técnicas como difracción de rayos X, microscopía, espectroscopia de reflectancia difusa y fotoluminiscencia, entre otros, y evaluados para las reacciones fotocatalíticas, empleando radiación UV y visible, dependiendo del caso estudiado. Dentro de los resultados más sobresalientes obtenidos, se encontró que el uso de CuO como co-catalizador, depositado en la superficie de los titanatos con estructura tipo túnel favoreció la transferencia de las cargas foto-generadas, produciendo los máximos rendimientos en la producción de H2 comparado cuando el titanato se evaluó sin presencia de co-catalizador.

Présentation

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Page publiée le 25 avril 2020