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dc.contributor.authorRaba Páez, Angela Mercedes
dc.contributor.authorMurillo Ruíz, Edwin Alberto
dc.contributor.authorParra Vargas, Carlos Arturo
dc.date.accessioned2022-12-14T22:37:31Z
dc.date.available2022-12-14T22:37:31Z
dc.date.issued2022
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/6660
dc.description.abstractCon el desarrollo de esta investigación se pretende obtener un sistema heteroestructurado, a base de óxidos de cobre y wolframio, y estudiar sus principales propiedades físico-químicas. Para esto, se plantea usar las rutas síntesis de vía húmeda coprecipitación y precursor polimérico. Posteriormente, se realizarán caracterizaciones estructurales y morfológicos de las muestras obtenidas, a través de las técnicas de difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido con emisión de campo, con microsonda de análisis elemental acoplada, y microscopía electrónica de transmisión. Estos análisis permitirán identificar las estructuras y fases cristalinas existentes, y las morfologías presentes en cada uno de los materiales obtenidos, esto con el fin de analizar el efecto de la modificación de los parámetros de síntesis, como lo son la relación entre las concentraciones de los precursores metálicos y la temperatura de cristalización del sistema. Adicional a esto, se realizará un estudio de las propiedades ópticas de los sistemas obtenidos, empleando la técnica de espectroscopia de reflectancia difusa, con el propósito de obtener los valores de energía de la banda prohibida (band gap) de los óxidos que conformen los materiales heteroestructurados. De manera complementaria, se analizarán las propiedades magnéticas de los materiales con el fin de establecer el comportamiento de su magnetización en función de la temperatura y del campo magnético. Finalmente, con el propósito de evaluar la aplicabilidad del sistema heteroestructurado, frente a una problemática actual como lo es la contaminación de recursos hídricos con diversos compuestos orgánicos, se propone evaluar el desempeño fotocatalítico, de los materiales obtenidos, en la degradación de un contaminante emergente presente en medio acuoso.spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.language.isospaspa
dc.titleSíntesis, caracterización y evaluación de propiedades fotocatalíticas de sistemas heteroestructurados a base de óxidos de cobre y wolframio.spa
dc.typePropuesta de investigaciónspa
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dc.contributor.researchgroupGRAUNTspa
dc.coverage.projectdates2022-11-08/2023-11-08spa
dc.description.methodsLa naturaleza de la investigación a desarrollar en el contexto del presente proyecto es del tipo básica, con potencial aplicabilidad de los resultados procedentes de esta, para ello se emplea una metodología experimental postulando la síntesis de este tipo de materiales por las rutas de vía húmeda de precursor polimérico y coprecipitación para su posterior caracterización mediante técnicas analíticas, desarrollando en última instancia una evaluación de degradación de compuestos orgánicos en medio acuoso, problemática ambiental asociada a contaminación de fuentes hídricas.En general el trabajo se plantea desarrollar cumpliendo las siguientes etapas. - Síntesis de los sistemas heteroestructurados por el método de precursor polimérico, variando la composición de cobre y wolframio en peso. - Síntesis de los sistemas heteroestructurados por el método de coprecipitación, variando la composición de cobre y wolframio en peso. - Análisis de las características estructurales, morfológicas y ópticas de los sistemas obtenidos. - Análisis de recuperabilidad, desde medios acuosos, a partir del estudio de las propiedades magnéticas. - Prueba de la efectividad fotocatalítica en la degradación de un contaminante presente en medio acuoso. I. Revisión bibliográfica Es necesario y pertinente realizar una revisión constante y permanente de la literatura científica procurando mantener actualizado el estado del arte de la temática y profundizar en el análisis e interpretación de los resultados de las propiedades de los sistemas heteroestructurados obtenidos. II. Producción de los materiales heteroestructurados a base de cobre y wolframio Los materiales heteroestructurados a base de cobre y wolframio serán obtenidos por el método de precursor polimérico. Los precursores por emplear en las reacciones de quelación serán el ácido túngstico H2WO4•2H2O, el nitrato de cobre, Cu(NO3)2•3H2O, y el ácido cítrico, C6H8O7 y el etilenglicol, C2H6O2 éste último se empleará como agente promotor de la polimerización por esterificación. La concentración de wolframio con respecto al cobre variará en porcentaje de peso. Las cantidades estequiométricas de los precursores serán disueltas en agua destilada, y estabilizadas antes de ser mezcladas con el ácido cítrico y el etilenglicol, quienes estarán en una relación molar 1:4:8 con respecto al metal de cada solución, respectivamente. Se mezclarán ambas soluciones y la solución resultante se estabilizará, hasta formar un gel, el cual se secará a 200°C durante 2h. Finalmente, se desaglomerará el material resultante y, de acuerdo con un análisis térmico de este material, se empleará un tratamiento térmico para la cristalización final. Los materiales heteroestructurados a base de cobre y wolframio también serán obtenidos por el método de coprecipitación. Los precursores por emplear en la reacción de precipitación serán el tungstato de sodio, Na2WO4•2H2O, y el nitrato de cobre, Cu(NO3)2•3H2O. La concentración de wolframio con respecto al cobre variará en porcentaje de peso. Las cantidades estequiométricas de los precursores serán disueltas en agua destilada, peróxido de hidrógeno, ácido clorhídrico e hidróxido de amonio NH4OH como modificadores de pH, serán estabilizadas antes de ser mezcladas para precipitar el sistema heteroestructurado. La solución resultante será lavada, sonificada y secada a 200°C durante 2h. Finalmente, de acuerdo con un análisis térmico de este material se empleará un tratamiento térmico, con previa molturación del material resultante, para la cristalización final. III. Caracterización de las heteroestructuras a base de cobre y wolframio Caracterización estructural Los materiales obtenidos se caracterizarán inicialmente a través de la técnica de difracción de rayos X. Los patrones de difracción obtenidos se analizarán en con el fin de determinar las fases cristalinas presentes en las muestras obtenidas. Una vez identificadas las fases cristalinas requeridas para la formación de una heteroestructura a base de cobre y wolframio, se realizará el análisis de refinamiento Rietveld con el fin de determinar los porcentajes de las respectivas fases cristalinas y determinar los parámetros estructurales del sistema. Las muestras que no presenten la fase, o fases, deseadas no se caracterizarán por otras técnicas. Adicionalmente, se utilizará la técnica de espectroscopía infrarroja, como técnica complementaria para el análisis estructural, y como análisis requerido para la determinación de algunos de los enlaces moleculares presentes en los materiales obtenidos, en un rango aproximado de 400 a 900 cm-1. Esta técnica también permitirá establecer la presencia de grupos hidroxilo, enlaces tipo carbón y enlaces de agua, huella orgánica que podría aún estar presente en los materiales obtenidos. Caracterización morfológica La técnica de microscopía electrónica de barrido con emisión de campo será utilizada para determinar la morfología y el tamaño de los granos de los materiales obtenidos en bulk. Complementario a esto, se realizará un análisis composicional con una sonda de espectroscopia dispersiva de energía, con el propósito de determinar cualitativamente qué elementos componen las muestras obtenidas. Caracterización microestructural Se analizará la microestructura de las muestras obtenidas empleando microscopía electrónica de transmisión. Se obtendrán imágenes de alta resolución para determinar la forma y el tamaño de las partículas que componen los materiales obtenidos; una caracterización elemental también será realizada. Está técnica también se realizará con el propósito de verificar las propiedades estructurales determinadas desde difracción de rayos X. Caracterización óptica La energía de banda gap de los óxidos presentes en los materiales heteroestructurados obtenidos se determinará desde las medidas de espectroscopía de reflectancia difusa, usando el ajuste de Kubelka-Munk. La función de Kubelka-Munk, F(R), se obtiene desde los datos de reflectancia y así los datos de [F(R)hν]2 se grafica en función de la energía, hν, para obtener la energía de banda gap. La dimensión hidrodinámica de las partículas de los óxidos presentes en los materiales heteroestructurados obtenidos, junto con su respectiva distribución, se determinará desde las medidas de dispersión dinámica de luz en medio acuoso, utilizando la relación de Stokes-Einstein, que establece una relación entre el tamaño y la densidad de las partículas (consideradas esféricas), y su velocidad de descenso. Complementaria a esta medida se medirá el potencial Z, con el propósito de establecer las propiedades de estabilidad electrostática de los materiales obtenidos. Caracterización magnética Las propiedades magnéticas de los sistemas heteroestructurados obtenidos se determinarán a través de la técnica de magnetometría de muestra vibrante, esto desde el análisis de curvas de magnetización en función de la temperatura (M vs. T) en configuración ZFC y FC en el intervalo de temperaturas de 5K a 300K, a diferentes campos magnéticos y curvas de histéresis magnética (M vs. H), en el mismo intervalo de temperaturas (5K - 300K) en un intervalo de campo magnético de -20 kOe a 20 kOe. Ensayos fotocatalíticos El desempeño fotocatalítico del sistema heteroestructurado será evaluado mediante la degradación, ya sea, de un colorante, un pesticida, o un fármaco. Se elegirá un reactor para los ensayos, el cual permitirá analizar el comportamiento de diferentes soluciones preparadas con el contaminante orgánico, bajo irradiación UV-vis. La degradación será estudiada midiendo los picos de absorbancia con un espectrofotómetro UV-vis, a distintas alícuotas de tiempo. La reacción será evaluada mediante una cinética de primer orden. Redacción de reporte final y publicación Interpretación de los resultados analíticos, contraste con la información actual y el estado del arte, para una posterior redacción del reporte final y producto entregable.spa
dc.description.researchareaSíntesis y caracterización de materiales semiconductoresspa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/closedAccessspa
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oaire.awardtitleSíntesis, caracterización y evaluación de propiedades fotocatalíticas de sistemas heteroestructurados a base de óxidos de cobre y wolframio.spa
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oaire.fundingstreamPrograma Nacional en Ciencias Básicasspa
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