Control del crecimiento y la morfología del material compuesto CuInS2/TiO2 particulado sintetizado mediante el método atrano-solvotermal para su aplicación fotocatalítica

Abstract

“CONTROL DEL CRECIMIENTO Y LA MORFOLOGÍA DEL MATERIAL COMPUESTO CuInS2/TiO2 PARTICULADO SINTETIZADO MEDIANTE EL MÉTODO ATRANO-SOLVOTERMAL PARA SU APLICACIÓN FOTOCATALÍTICA” El compuesto CuInS2 (CIS) tipo calcopirita es de gran interés por sus propiedades eléctricas en el campo fotovoltaico, este material puede ser dopado tipo n y tipo p. Presenta alto coeficiente de absorción (α = 5*105 cm-1), buen transporte eléctrico y baja densidad de defectos nativos que le permiten obtener altos valores de fotocorriente y en consecuencia alta eficiencia de conversión [1]. El disulfuro de indio y cobre (CuInS2) tiene un ancho de banda prohibida directo en la región del visible y que además cubre parte del infrarrojo cercano [2]. Puede ser sintetizado por diferentes métodos (Solvotermal, deposición química, electrodeposición, y baño químico) [3]. Se eligió el método de síntesis solvotermal por las propiedades que le otorga al material, como el control de tamaño de partícula mediante la modificación de parámetros de síntesis, es de bajo consumo energético, y se trabaja en un sistema cerrado que evita la contaminación durante la síntesis. Por otro lado, el óxido de titanio (TiO2) fase anatasa, es el material más comúnmente utilizado en fotocatálisis, también es el precursor usual en la preparación de catalizadores soportados [4]. Una gran limitación para la aplicación del TiO2 como fotocatalizador, utilizando radiación solar, es su limitada absorción del espectro; ésto se debe a su gran ancho de banda prohibida que absorbe en la región del ultravioleta [5]. En el presente trabajo se sintetizó el material compuesto CuInS2/TiO2 particulado a partir de oxo-alcóxos de titanio sintetizado por la Ruta de los Atranos, y el material compuesto CuInS2/TiO2 particulado por el método solvotermal en función del tiempo de síntesis y la relación molar de CuInS2 y TiO2 en el material compuesto. Posteriormente se caracterizó el material, estructural y morfológicamente mediante difracción de rayos X (DRX), Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), DLS y UV-Visible. En función del tiempo de síntesis, a 2 y 4 horas se forman oxo-alcóxos de titanio y agregados de óxido de titanio compuestos por nanoparticulas entre 13-23 nm que actúan como la matriz del material compuesto. A 6 y 12 horas de síntesis, la formación de CuInS2 y TiO2 fueron consolidados, y el crecimiento de los agregados de CuInS2 en función del tiempo provocó la desintegración de los agregados formados de TiO2, formándose la matriz de CuInS2. iv Los materiales compuestos CuInS2/TiO2 particulados mostraron propiedad fotocatalítica en la degradación de cianuro bajo irradiación de luz UV-Visible. Las pruebas fotocatalíticas preliminares de los siguientes materiales sintetizados: CISTIO-6H-2D, CISTIO-12H-2D, CISTIO-6H-8D, y CISTIO-12H-8D presentan alto porcentaje de degradación (91,0, 81,3, 90,6, y 80,2 %), respecto a TiO2.