Resumen:
|
[ES] En este Trabajo Final de Grado (TFG) se han sintetizado nanoestructuras de
trióxido de wolframio (WO3) mediante el anodizado de un electrodo de wolframio en
medio ácido, aplicando distintas condiciones de ensayo. ...[+]
[ES] En este Trabajo Final de Grado (TFG) se han sintetizado nanoestructuras de
trióxido de wolframio (WO3) mediante el anodizado de un electrodo de wolframio en
medio ácido, aplicando distintas condiciones de ensayo. Estas nanoestructuras
funcionarán como fotoánodo en la electrolisis del agua mediante luz solar para la
producción limpia de hidrógeno. Este será el objetivo final del trabajo. Al mismo tiempo
se pretende ampliar la investigación en el campo de los semiconductores y de la
fotoelectroquímica.
En las condiciones de síntesis a estudiar se incluyen varios parámetros como las
condiciones hidrodinámicas de flujo (velocidad de rotación del electrodo rotatorio), el
tipo de ácido empleado y la adición de una pequeña cantidad de NaF.
Una de las características más innovadoras de este proyecto es la utilización de
HNO3 y H2SO4 como medios de anodizado, ya que hasta la fecha se había investigado
muy poco en este aspecto. Esto permite variar la morfología de las nanoestructuras
obtenidas. También es novedoso el anodizado en dinámico, ya que con ello se han
conseguido obtener nanoestructuras poco conocidas hasta ahora. Por ello este trabajo
aporta gran cantidad de nueva información al campo de investigación de la
fotoelectroquímica y de la química de materiales semiconductores.
Para poder estudiar y analizar los resultados obtenidos se han realizado diversas
pruebas de caracterización de las muestras; de este modo se pueden relacionar las
características morfológicas de las superficies sintetizadas con los resultados que se
obtienen de los ensayos electroquímicos y fotoelectroquímicos.
Para caracterizar morfológicamente las estructuras del óxido de wolframio se
han empleado la microscopía Raman y la microscopía FE-SEM, muy útiles para la
caracterización superficial de las muestras. Para obtener información sobre el anodizado
se han registrado todos los datos de densidad de corriente respecto al tiempo a un
potencial constante (20 V). Para producir hidrógeno se han realizado diversos ensayos
de luz con un simulador solar. De esta manera se obtiene información sobre las
características fotoelectroquímicas de las nanoestructuras sintetizadas.
Los resultados obtenidos han sido muy positivos ya que las intensidades de
fotocorriente obtenidas son muy altas (por consiguiente se pueden conseguir grandes
cantidades de hidrógeno), pero las muestras no son lo suficientemente resistentes a los
fenómenos de fotodegradación, con lo que también se abre un gran campo en la
investigación de los fotoánodos.
[-]
[CA] El que s'ha pretès en aquest Treball Final de Grau (TFG) és estudiar diferents
condicions d’anoditzat en un elèctrode de Wolframi per sintetitzar nanoestructures de
triòxid de Wolframi (WO3). Aquestes nanoestructures ...[+]
[CA] El que s'ha pretès en aquest Treball Final de Grau (TFG) és estudiar diferents
condicions d’anoditzat en un elèctrode de Wolframi per sintetitzar nanoestructures de
triòxid de Wolframi (WO3). Aquestes nanoestructures funcionaran com a fotoànode en
l'electròlisi de l'aigua mitjançant llum solar per a la producció neta d'hidrogen, la qual
cosa constitueix l'objectiu final del treball. Alhora, es pretén ampliar la recerca en el
camp dels semiconductors i de la fotoquímica.
En les condicions de síntesi a estudiar, s'inclouen diversos paràmetres com les
condicions hidrodinàmiques de flux (velocitat de rotació de l'elèctrode rotatori), el tipus
d'àcid utilitzat i l'addició d'una petita quantitat de NaF. Una de les característiques més
innovadores d'aquest projecte és la utilització de HNO3 i H2SO4 com a mitjans
d'anoditzat, ja que fins a la data s'havia investigat molt poc en aquest aspecte. Això,
permet variar la morfologia de les nanoestructures obtingudes. També és nou l’anoditzat
en dinàmic, ja que amb això s'ha aconseguit obtenir nanoestructures poc conegudes fins
al moment. Per aquesta raó, el treball aporta gran quantitat de nova informació al camp
de recerca de la fotoelectroquímica i a la ciència en general.
Per a poder estudiar i analitzar els resultats obtinguts, s'han realitzat diverses
proves de caracterització de les mostres, de manera que es poden relacionar les
característiques morfològiques de les superfícies sintetitzades amb els resultats que
s'obtenen en fases posteriors d'assaig.
Per a caracteritzar morfològicament les estructures d'òxid, s'ha emprat la
microscòpia Raman i la microscòpia FE-SEM, molt útils per a la caracterització
superficial de les mostres, mentre que per a obtenir informació sobre l’anoditzat s'han
registrat totes les dades de densitat de corrent respecte al temps, a un potencial constant
(20 V). S'han realitzat diversos assaigs de llum amb un simulador solar per a produir
hidrogen, de manera que hem obtingut informació sobre les característiques
fotoquímiques de les nanoestructures sintetitzades.
Els resultats obtinguts han estat molt positius, ja que les densitats de fotocorrent
obtingudes són molt altes (per tant es poden aconseguir grans quantitats d'hidrogen),
però les mostres no són prou resistents a aquest tipus d'experiment, pel que també s'obre
un gran camp en la investigació dels fotoànodes.
[-]
[EN] In this Final Project (TFG) have been WO3 nanostructures synthesized by
anodizing a tungsten electrode in acidic medium, using different test conditions. These
nanostructures will work as photoanodes for water ...[+]
[EN] In this Final Project (TFG) have been WO3 nanostructures synthesized by
anodizing a tungsten electrode in acidic medium, using different test conditions. These
nanostructures will work as photoanodes for water splitting tests using sunlight to
produce hydrogen in a clean way. This will be the final objective of the work. At the
same time, this work tries to expand the research in the field of semiconductors and
photoelectrochemistry.
The influence of several parameters, such as the hydrodynamic conditions of
flow (rotation speed of rotatory electrode), the type of acid used and the addition of a
small amount of NaF, on the synthesis procedure has been investigated, as well.
One of the most innovative features of this project is the use of HNO3 and
H2SO4 as mediums of anodizing because until now there was very little research. On
this allows varying the morphology of the obtained nanostructures. Anodization of
tungsten under hydrodynamic conditions is also a novettybin this work which has
opened the possibility of obtaining new nanoestructures. Therefore this work brings lots
of new information to research the photoelectrochemistry and chemistry of
semiconductor materials.
To study and analyze the obtained results tests of characterization of samples: In
this way the morphological characteristics of the synthesized surfaces and the results
obtained from the electrochemical and photoelectrochemical tests can be related.
Raman microscopy and FE-SEM microscopy, very useful for surface
characterization of samples, were used to morphologically characterize the structures of
tungsten oxide. All current density data have been recorded over time at a constant
potential (20 V) in order to get informationa bout the anodization progress.
Photoelectrochemical tests under simulated sunlight have also been performed to
produce hydrogen. In this way information is obtained on the photoelectrochemical
characteristics of the synthesized nanostructures.
The results have been very positive since the obtained photocurrent densities are very
high, but samples are not sufficiently resistant to photodegradation phenomena, which
also opens a wide field in the investigation of the photoanodes.
[-]
|