Retención de luz visible para descontaminar el agua

La fotocatálisis por luz solar es uno de los posibles métodos para obtener agua limpia a partir de efluentes residuales. No obstante, la absorción de la mayoría de los materiales semiconductores utilizados se encuentra dentro del espectro de la radiación ultravioleta (UV). Otro inconveniente es su baja fotoeficiencia.

En el proyecto NANOHAP, los científicos procuraron sortear estas limitaciones con el diseño de materiales de lámina delgada con brechas de bandas en el espectro visible y con una transferencia de carga eficiente. Para esto, se modificó la superficie del TiO2 con metales nobles o de transición para mejorar la fotoeficiencia.

Los científicos utilizaron una fuente de pulverización de magnetrón para preparar láminas delgadas fotocatalíticas de TiO2 que se utilizaron como sustratos para el depósito de otras nanopartículas (NP) metálicas. Estas incluyen plata, cobre y platino, depositadas por pulverización con gas (GFS). Se estudió la naturaleza del sustrato de vidrio, el tiempo de pulverización y los parámetros del proceso para alcanzar la capacidad fotocatalítica óptima de cada NP.

Se aplicaron diferentes técnicas de microscopia y espectroscopia para investigar la morfología de las NP y para cuantificar la concentración de partículas y el estado de oxidación del metal. Para estudiar la actividad fotocatalítica del TiO2, el equipo de investigadores del proyecto llevó a cabo pruebas basadas en la descomposición molecular. Además, se midieron los ángulos de contacto con el agua bajo irradiación UV para analizar sus propiedades fotoinducidas.

Se observó que la actividad fotocatalítica del material de prueba dependía en gran medida del tipo de vidrio utilizado como sustrato para el TiO2, detectándose las mayores eficiencias en vidrios flotados. Los científicos utilizaron sustratos de vidrio cubiertos con el semiconductor de TiO2, con un espesor de la capa de cerca de 500 nm. En comparación con los otros compuestos, el platino mejoró mucho la actividad fotocatalítica del semiconductor.

Gracias a la nueva tecnología de GFS de NANOHAP para depositar láminas delgadas de TiO2 modificado, podrán alcanzarse recubrimientos extensos altamente fotoactivos para purificar las corrientes de agua. Pueden aplicarse también en superficies autolimpiantes.