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Título: Síntesis y caracterización de nanoestructuras de ferrita de bismuto dopadas: síntesis y caracterización estructural y morfológica de esferas huecas de ferrita de bismuto y su uso en la degradación de contaminantes orgánicos.
Autor: Sánchez Cunalata, Valeria Milena
Palabras clave: FÍSICA
FERRITA DE BISMUTO
ESFERAS HUECAS
TEMPLADO SUAVE
HIDROTERMA
FOTOCATÁLISIS
Fecha de publicación: feb-2023
Editorial: Quito : EPN, 2023.
Citación: Sánchez Cunalata, V.M. (2023). Síntesis y caracterización de nanoestructuras de ferrita de bismuto dopadas: síntesis y caracterización estructural y morfológica de esferas huecas de ferrita de bismuto y su uso en la degradación de contaminantes orgánicos. 78 páginas. Quito : EPN.
Resumen: Bismuth ferrite (BFO) is a semiconductor with a narrow energy bandgap (2.2-2.5 eV) and good chemical stability. This makes BFO a promising candidate for photocatalytic applications, such as organic pollutant degradation studies. Morphology is a crucial factor since having a greater surface area improves the photocatalytic activity of a material. Therefore, this work focused on synthesizing hollow BFO spheres by soft templating and hydrothermal methods. In the samples synthesized by soft templating methods, we varied the concentration of the surfactant, pluronic (P123), and the content of the dopant, i.e. Gd. On the other hand, in the samples synthesized by hydrothermal methods, conditions such as autoclave pressure, doping percentage and amount of precursors were varied. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy. It was found that the samples synthesized by the soft templating method presented impurities in percentages less than 6%. However, the resulting morphologies were not homogeneous since none of the samples presented a homogeneous distribution of material. A clear influence of the P123 concentration on the morphology was observed. The number of spheres and their agglomeration increased with higher P123 concentration. For the hydrothermal method, the optimal parameters were found to obtain hollow BFO spheres with approximately 3% of impurities. We also found that acid washing of the samples considerably reduce the amount of impurities without affecting the morphology of the compound. The energy bandgap of the sample with the best morphology and the least amount of impurities was 2.22 eV for direct transitions. This sample was subjected to photocatalysis experiments, with Rhodamine B as a model contaminant, achieving complete degradation in 180 minutes without modifying the pH of the solution.
Descripción: La ferrita de bismuto (BFO) es un semiconductor con una estrecha banda prohibida de energía (2.2-2.5 eV) y buena estabilidad química. Esto hace que la BFO sea un candidato prometedor en aplicaciones fotocatalíticas, como por ejemplo, en estudios de degradación de contaminantes orgánicos. La morfología es un factor crucial ya que al tener mayor área superficial se mejora la actividad fotocatalíca de un material. Por ello, este trabajo se centró en sintetizar esferas huecas de BFO por métodos de templado suave e hidrotermales. Para las muestras sintetizadas mediante métodos de templado suave se varió la concentración del surfactante, plurónico (P123), y del contenido del dopante, e.d., Gd. Por otro lado, en las muestras sintetizadas por métodos hidrotermales se variaron condiciones como la presión del autoclave, porcentaje de dopaje y cantidad de precursores. Las muestras se caracterizaron mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X de energía dispersiva. Se encontró que, las muestras sintetizadas por el método de templado suave presentaron impurezas en porcentajes menores al 6%. Sin embargo, su morfología no fue la deseada, ya que ninguna de las muestras presentó una distribución homogénea de material. Se observó una clara influencia de la concentración de P123 en la morfología. El número de esferas y su aglomeración incrementó al aumentar la concentración de P123. En el caso del método hidrotermal, se encontraron los parámetros óptimos para la obtención de esferas huecas de BFO con aproximadamente 3% de impurezas. Se observó que el lavado con ácidos de la muestra reduce considerablemente la cantidad de impurezas sin afectar a la morfología del compuesto. La brecha energética de la muestra con mejor morfología y menor cantidad de impurezas fue de 2.22 eV para transiciones directas. Esta muestra se sometió a experimentos de fotocatálisis, con Rodamina B como contaminante modelo, logrando una degradación completa en 180 minutos sin modificar el pH de la solución.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24401
Tipo: bachelorThesis
Aparece en las colecciones:Tesis Física (FISICA)

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