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Obtención y caracterización de nanopartículas semiconductoras y/o catiónicas en zeolitas sintéticas tipo MOR para aplicaciones fotocatalíticas
Synthesis and characterization of semiconductor and/or cationic nanoparticles on synthetic mordenite-type zeolites for photocatalytic applications
Oscar Eugenio Jaime Acuña
Oscar Raymond Herrera
Acceso Abierto
Atribución
Zeolitas,Nanopartículas,Semiconductores,Fotocatálisis
Este trabajo reporta el crecimiento de zeolitas tipo mordenita (MOR) por síntesis directa, así como el crecimiento de nanocúmulos semiconductores del sistema ternario Cd<sub>x</sub>Zn<sub>y</sub>S crecidos en las zeolitas sintéticas mediante la sulfuración con H<sub>2<sub>S. Los análisis de composición química, morfología y estructura fueron realizados por difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión (MET) y barrido (MEB), espectroscopia de dispersión de energía, espectroscopia de plasma inducido, espectroscopia fotoelectrónica de rayos X y adsorción física. La difracción de rayos X mostró la fase correspondiente a la mordenita bien definida; La espectroscopia de dispersión de energía nos mostró la composición química de la matriz y el porcentaje en peso relativo de Cd, Zn y S. MET y MEB mostraron una morfología de granos en forma de discos ovalados con un empaquetamiento de mordenitas en forma de agujas crecidas en la dirección (001) con diámetro promedio de 70 nm. La espectroscopia de emisión de plasma nos indicó la estequiometría real de los compuestos desarrollados en este trabajo, mientras que la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X nos indicó que ambientes químicos tienen los diferentes elementos que contiene nuestro material. Esta serie de resultados nos permitió proponer la estructura de los nanocúmulos semiconductores que se han crecido sobre la superficie volumétrica de las mordenitas sintetizadas. Por otro lado, se llevaron a cabo mediciones de las propiedades ópticas espectrales; algunos resultados notables son los corrimientos en los bordes de absorción en los espectros de UV-Vis de las muestras con respecto a los de ZnS y CdS en bulto, los efectos de confinamiento cuántico observado en los espectros de fotoluminiscencia, así como el carácter protónico de los nanocompuestos mostrado en espectroscopia de infrarrojo. Los efectos anteriores nos indican que los nanocompuestos desarrollados son altamente fotoactivos y que son fuertes candidatos a usarse en procesos fotocatalíticos.
The growth and optical spectra properties of mordenite-type zeolites by direct synthesis and semiconductor nanoclusters of the ternary Cd<sub>x</sub>Zn<sub>y</sub>S system growth by treatment in hydrogen sulphide flow, is reported. Compositional, morphological and structural studies were realized by XRD, SEM, TEM, energy dispersive spectroscopy (EDS), induced coupled plasma optical emission spectrometry (ICPOES), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and surface area and pore size distribution. XRD shows well-crystallized mordenite and the absence of secondary phases; EDS gives us the chemical composition of the matrix host and the relative weight percent of Cd, Zn and S. TEM and SEM show the disc-shaped grain morphology made by needle-shaped mordenite crystals growth in (001) with average diameters of 70 nm. ICP-OES shows a real stoichiometry of our compounds. XPS gives us as the chemical environments of different ions containing in our material and we propose a cluster formation within the channels and surface of mordenite from these results. On the other hand, were carried out measurements of spectral optical properties; some results are the shifts of absorption edges in the UV-Vis spectra of the samples with respect to those of ZnS and CdS in bulk, the quantum confinement effects observed in the spectra of photoluminescence, and protonic nature of the nanocomposite was showed in infrared spectroscopy. The above effects indicate that the nanocomposites are highly photoactive developed and are strong candidates to be used in photocatalytic processes.
CICESE
2010
Tesis de maestría
Español
Jaime Acuña, O.E.2010.Obtención y caracterización de nanopartículas semiconductoras y/o catiónicas en zeolitas sintéticas tipo MOR para aplicaciones fotocatalíticas.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.88 pp.
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