Actividad fotocatalítica de ZnS y ZnS-ZnO obtenidos de la sulfuración total y parcial de hidrocincita mediante el método solvotermal - Aguilar Martínez, Octavio (Universidad Autónoma Metropolitana, 2018)
En este trabajo se propone la síntesis de ZnS y compositos ZnS-ZnO con aplicación en la producción de H2 vía fotocatalítica empleando metanol como agente de sacrificio y luz UV (254 nm). Los materiales fueron sintetizados por el método solvo e hidrotermal usando el material hidrocincita (Zn5(CO3)2(OH)6) como precursor de iones Zn2+. Los materiales fueron caracterizados por DRX, FT-IR, UV-Vis de sólidos, TGA, fisisorción de N2, microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de energía dispersa (EDS). Estudios adicionales de caracterización fototelectroquímica (OCP y EIS) fueron realizados para los materiales compositos ZnS-ZnO con el fin de explicar el comportamiento fotocatalítico. El material hidrocincita (HZ) es ampliamente usado para la obtención de ZnO nanoestructurados. Este material no ha sido reportado en la literatura como precursor de iones Zn2+ para la obtención de ZnS. Es por ello que este trabajo se enfocó en determinar las condiciones óptimas de síntesis de ZnS a partir de HZ. El ZnS obtenido fue comparado con los sintetizados mediante otros precursores de iones Zn2+ como nitrato de zinc y ZnO. El ZnS sintetizado a partir del precursor HZ (S-HZ) y mediante el método solvotermal fue el que presentó la mejor actividad fotocatalítica produciendo 205 µmol g1 h -1 de H2. La actividad fotocatalítica del material S-HZ fue atribuido a una mayor área específica, así como a la presencia de moléculas de etilendiamina ligadas en la superficie del ZnS que actúa como centros activos para la generación de H2. El material S-HZ fue evaluado en los primeros cuatro ciclos de reacción, donde la actividad fotocatalítica se mejoró con forme aumentaba el número de ciclos de reacción, produciendo H2 hasta 3 veces más el cuarto ciclo de reacción con respecto al primero. El mejoramiento de la actividad fotocatalítica se debió a la generación de nuevos sitios activos y a la persistencia de la etilendiamina ligada en la superficie del material. Con el fin de mejorar la actividad fotocatalítica del ZnS obtenido de HZ se acopló con ZnO para formar materiales composito ZnS-ZnO. La síntesis de los materiales ZnS-ZnO se realizó mediante la sulfuración parcial del material HZ empleando el método solvotermal. Los materiales compositos fueron sintetizados variando la relación molar de S 2- /Zn2+ = 0.2, 0.5, 0.7 y 1.0. El composito ZnS-ZnO sintetizado con una relación molar de S 2- /Zn2+=0.7 fue el que presentó la mejor actividad fotocatalítica, produciendo 1134 µmol g-1 h -1 de H2, que es 5 veces más que el material formado sólo por ZnS. La alta actividad fotocatalítica fue atribuida a una mayor acumulación de een la BC del fotocatalizador cuando es iluminado, además de una menor resistencia a la transferencia de carga de la interface del semiconductor a la solución MetOH-agua. Este efecto se atribuyó a la formación de una heterounión en la interface de contacto entre ZnS y ZnO.