Estudio de propiedades optoelectrónicas y fotocatalíticas de películas delgadas de TiO2

Autores
Grosman, Gastón
Año de publicación
2025
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis de grado
Estado
versión publicada
Colaborador/a o director/a de tesis
Corthey, Gastón
Soler Illia, Galo Juan de Ávila Arturo
Descripción
La producción de hidrógeno mediante luz solar representa una alternativa sumamente prometedora a los combustibles fósiles. El presente trabajo consiste en el estudio de materiales nanoestructurados para el clivaje de agua asistido por luz solar. Para eso, se utiliza un arreglo experimental de espectroscopia de absorción transitoria ultrarrápida con el cual se puede ganar acceso a los procesos fotofísicos subyacentes. Los materiales estudiados consisten en películas delgadas de anatasa, una de las formas cristalinas del dióxido de titanio (TiO2). Se analizan muestras variando su morfología como también incluyendo un cocatalizador conocido como “CoPi”. El estudio es realizado de forma sistemática y comparada mediante una variedad de técnicas de microscopía, espectroscopía y de rayos X, haciendo foco en la técnica ultrarrápida. A partir de la absorción transitoria, se presentan resultados concernientes a la dinámica de recombinación de los portadores fotoexcitados. Algunos de los resultados obtenidos en este trabajo constituyen, hasta donde sabemos, los primeros reportados para este tipo de sistemas, en particular en lo respectivo a la juntura cocatalizador-semiconductor. Finalmente, también se explican algunas causas por las que materiales nanoestructurados pueden resultar en mejores o peores fotocatalizadores en la semirreacción de evolución de oxígeno (OER), que es un cuello de botella para explotar el clivaje de agua en la producción de combustibles solares.
Hydrogen production using sunlight represents a highly promising alternative to fossil fuels. The present work consists in the study of nanostructured materials for solar-assisted water splitting. For this purpose, an ultrafast transient absorption spectroscopy setup is used, which provides access to the underlying photophysical processes. The materials studied herein are thin films of anatase, one of the crystalline forms of titanium dioxide (TiO2). Samples are analyzed by varying their morphology as well as by incorporating a cocatalyst known as “CoPi”. The study is carried out systematically and comparatively using a variety of microscopy, spectroscopy, and X-ray techniques, with emphasis on the ultrafast method. Based on transient absorption, results concerning the recombination dynamics of photoexcited charge carriers are presented. Some of the results obtained in this work constitute, to the best of our knowledge, the first reported for this type of system, particularly regarding the cocatalyst–semiconductor junction. Finally, there is a discussion as to why nanostructured materials may result in better or worse photocatalysts in the oxygen evolution half-reaction (OER), as this step represents a bottleneck in exploiting water splitting for solar fuel production.
Fil: Grosman, Gastón. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Materia
MATERIALES NANOESTRUCTURADOS
OPTICA ULTRARRAPIDA
CLIVAJE DE AGUA FOTOASISTIDA
SEMICONDUCTORES
JUNTURAS
NANOSTRUCTURED MATERIALS
ULTRAFAST OPTICS
PHOTOASSISTED WATER SPLITTING
SEMICONDUCTORS
JUNCTIONS
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar
Repositorio
Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Institución
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
OAI Identificador
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Acceder
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Hydrogen production using sunlight represents a highly promising alternative to fossil fuels. The present work consists in the study of nanostructured materials for solar-assisted water splitting. For this purpose, an ultrafast transient absorption spectroscopy setup is used, which provides access to the underlying photophysical processes. The materials studied herein are thin films of anatase, one of the crystalline forms of titanium dioxide (TiO2). Samples are analyzed by varying their morphology as well as by incorporating a cocatalyst known as “CoPi”. The study is carried out systematically and comparatively using a variety of microscopy, spectroscopy, and X-ray techniques, with emphasis on the ultrafast method. Based on transient absorption, results concerning the recombination dynamics of photoexcited charge carriers are presented. Some of the results obtained in this work constitute, to the best of our knowledge, the first reported for this type of system, particularly regarding the cocatalyst–semiconductor junction. Finally, there is a discussion as to why nanostructured materials may result in better or worse photocatalysts in the oxygen evolution half-reaction (OER), as this step represents a bottleneck in exploiting water splitting for solar fuel production.
Fil: Grosman, Gastón. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
description La producción de hidrógeno mediante luz solar representa una alternativa sumamente prometedora a los combustibles fósiles. El presente trabajo consiste en el estudio de materiales nanoestructurados para el clivaje de agua asistido por luz solar. Para eso, se utiliza un arreglo experimental de espectroscopia de absorción transitoria ultrarrápida con el cual se puede ganar acceso a los procesos fotofísicos subyacentes. Los materiales estudiados consisten en películas delgadas de anatasa, una de las formas cristalinas del dióxido de titanio (TiO2). Se analizan muestras variando su morfología como también incluyendo un cocatalizador conocido como “CoPi”. El estudio es realizado de forma sistemática y comparada mediante una variedad de técnicas de microscopía, espectroscopía y de rayos X, haciendo foco en la técnica ultrarrápida. A partir de la absorción transitoria, se presentan resultados concernientes a la dinámica de recombinación de los portadores fotoexcitados. Algunos de los resultados obtenidos en este trabajo constituyen, hasta donde sabemos, los primeros reportados para este tipo de sistemas, en particular en lo respectivo a la juntura cocatalizador-semiconductor. Finalmente, también se explican algunas causas por las que materiales nanoestructurados pueden resultar en mejores o peores fotocatalizadores en la semirreacción de evolución de oxígeno (OER), que es un cuello de botella para explotar el clivaje de agua en la producción de combustibles solares.
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