Síntesis y caracterización de nano-heteroestructuras de CuO/α-Fe2O3 en 2D: estudio de sus propiedades morfológicas, estructurales, ópticas y su aplicación en la remoción de arsénico en aguas

• Autor: Pastrana Alta, Elizabeth Carmen
• Formato: tesis doctoral
• Fecha de Publicación: 2021
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/23812
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/23812
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Nanopartículas; Nano-heteroestructuras de CuO/α-Fe2O3; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.04.03

El presente trabajo se basa en la síntesis y caracterización de películas delgadas del óxido híbrido de CuO y Fe2O3 que conforman nano-heteroestructuras soportadas en sustratos conductores, vidrio de óxido de estaño dopado con flúor (FTO). La disposición de los óxidos y el grosor de los mismos fueron modificados en la síntesis de las nano-heteroestructuras para su posterior estudio. Los óxidos fueron obtenidos por el método simple Sol-Gel utilizando la técnica de inmersión,” Dipcoating”. Las muestras fueron caracterizadas usando espectroscopia infrarroja de transformada de fourier (FT-IR), espectroscopia Raman, difracción de rayos x (XRD) y espectroscopía foto electrónica de rayos X (XPS) que confirmaron la síntesis exitosa de CuO (tenorita) y α-Fe2O3 (hematita). La Microscopia de fuerza atómica (AFM) proporcionó información sobre el crecimiento de cristales de α-Fe2O3 en la heteroestructura con superficie de morfología punteaguda-cónica. Por otro lado, las imágenes frontales y transversales visualizadas por microscopia electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM) confirmaron el tamaño de partícula y la formación bien definida de las capas de CuO y α-Fe2O3. La energía de “band gap” óptimo de las heteroestructuras fue medido por espectroscopia UV-Vis utilizando reflectancia difusa (DRS) los valores varían desde 1.41 a 2.15 eV. El análisis fotoluminiscente (PL) reveló una mejora en la separación y rapidez de transferencia de electrones y huecos fotogenerados en las heteroestructuras. La remoción de arsénico en solución acuosa fue alcanzada a través de la adsorción directa de As (III) y la fotoxidación a As (V), se alcanzó un 85% de eficiencia de remoción de As (III) y una concentración final de As (V) por debajo de 8ppb. Se obtuvo una mejor eficiencia de la remoción de As (III) para las heteroestructuras fabricadas respecto a los óxidos prístinos. Finalmente, se demuestra que la cinética de adsorción de As (III) se ajusta a los mecanismos de quimisorción y fisisorción (R2 mayor a 0.9).