La creciente preocupación por el medio ambiente ha centrado los esfuerzos de investigación en el desarrollo de nanomateriales adecuados para aplicaciones de control de la contaminación del agua. En este contexto, se han sintetizado óxidos de grafeno (GOs) y sus nanoestructuras híbridas combinando nanopartículas de TiO2 para explorar procesos como la adsorción y la fotocatálisis para la eliminación de contaminantes orgánicos del agua. El trabajo realizado analiza la influencia de las propiedades fisicoquímicas de los GOs, y en particular su grado de oxidación, sobre las propiedades estructurales, electrónicas y de fotoactividad de los nanocomposites híbridos TiO2-GO. Las nanoestructuras híbridas, basadas en TiO2 y GO, se prepararon mediante molienda de alta energía y fotosonicación. Se utilizaron técnicas complementarias de caracterización como difracción de rayos X, espectroscopia Raman, microscopia electrónica SEM/TEM, espectroscopia de infrarrojo (FT−IR), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) y espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica (EPR). El análisis de los resultados experimentales obtenidos sobre nanocompuestos selectivos de TiO2−GO puso de manifiesto la evolución de las propiedades fisicoquímicas y morfológicas de las nanoestructuras en función de las condiciones de oxidación controlada del GO. Además, los estudios teóricos mediante teoría de funcionales de la densidad (DFT) revelaron la correlación entre las variaciones del “band gap” y la concentración de grupos funcionales en el GO. Los fenómenos de adsorción y fotocatálisis de las diferentes composiciones de TiO2−GO se investigaron mediante la degradación de colorantes azul de metileno con notable eficacia. El mismo enfoque experimental se utilizó para estudiar organismos biológicos, como las microalgas, mediante la degradación de los subproductos asociados; lo cual subraya el carácter interdisciplinario de este trabajo. Así, mediante el estudio sistemático de los niveles de oxidación del GO y de las técnicas empleadas para la preparación de nanocompositos, el trabajo realizado contribuye a profundizar en el conocimiento de las características fisicoquímicas de los nanocompositos TiO2−GO, y a optimizar sus propiedades para una eficiente actividad fotocatalítica aplicada a la depuración de aguas.
Referencia
Francisco Javier Gomez Cano. Influence of graphene oxide (GO) on TiO2-GO nanostructures applied to water pollution control. Materials. Le Mans Université; El Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional. Cinvestav (Méxique), 2024. English. ⟨NNT : 2024LEMA1011⟩. ⟨tel-04733514⟩. https://theses.hal.science/tel-04733514
Datos del posgrado (Cotutela)
- Programa de doctorado en Nanociencias y Nanotecnología. CINVESTAV- IPN, Av. IPN 2508 Col. San Pedro Zacatenco, 07360, Ciudad de, Mexico.
- Institute of Molecules & Materials of Le Mans (IMMM) – UMR CNRS 6283, Le Mans Université, Le Mans Cedex 9, 72085, France.
Asesores de tesis
- Iouri Koudriavtsev − Sección de Electrónica del Estado Solido (SEES). Cinvestav (México).
- Abdelhadi Kassiba − Institute of Molecules & Materials of Le Mans (IMMM). Le Mans Université (Francia).
