Caracterización cinética y radiativa de la reacción fotocatalítica de producción de metanol a partir de dióxido de carbono bajo luz visible - Ramos Huerta, Luis Antonio (Universidad Autónoma Metropolitana, 2022)
La propuesta de investigación que se presenta en este trabajo busca elucidar los fenómenos de interacción entre la radiación y la cinética en un proceso de reducción fotocatalítica. Se utiliza un catalizador de óxido de grafeno (GO) como vehículo de entendimiento de la reacción de reducción de dióxido de carbono (CO₂) bajo luz visible para la producción de metanol. Esta reacción es de interés debido a que se introduce al CO₂ en un ciclo de generación neutra en donde se produce un combustible solar que después puede ser utilizado directamente sobre las tecnologías actuales. A pesar de lo atractivo de la tecnología, ésta se encuentra limitada por la baja conversión y esto se debe a una variedad de factores. A pesar de la gran cantidad de catalizadores existentes, la comunidad no se enfoca sobre uno en específico y cada material propuesto tiene sus propias ventajas y desventajas. Debido a esto, en el presente trabajo no se busca desarrollar un nuevo material y sólo es considerado un catalizador prometedor como vehículo de entendimiento. En cuanto al mecanismo de reacción, aún existe debate en la aceptación de una u otra de las dos corrientes (mono y multi electrón). Además, en general, la radiación no es contemplada de manera explícita en la cinética a pesar de ser un ingrediente esencial en la reacción, pues sin ella, no existiría una conversión. En las ocasiones en que sí se contempla la radiación, esto se hace de manera empírica o semi-empírica, siendo los trabajos más desarrollados los que consideran todo el proceso fotoquímico desde la separación de cargas debida al efecto fotoeléctrico. Aún en estos trabajos existen una variedad de problemas ya que para la correcta descripción de los perfiles de radiación dentro del reactor es necesario contar con tres parámetros conocidos como propiedades ópticas y su determinación resulta muy compleja. Con el objetivo de comprender la relación entre ambos procesos, cinético y radiativo, en este trabajo se busca desarrollar una metodología de determinación de propiedades ópticas basada en el diseño de un reactor específico para dicho propósito. Por otra parte, se busca elucidar mecanismos de reacción mediante el seguimiento de las moléculas más representativas. Estos estudios permitirán proponer metodologías de escalamiento y sentar la base para el estudio de otros catalizadores con el objetivo de, eventualmente, desarrollar nuevos materiales para este tipo de reacción.