Resumen

Una de las estrategias más eficaces para mejorar la eficiencia de la fotoconversión en la célula fotoelectroquímica es utilizar un ensamblaje de heteroestructuras. Para ello, se utiliza un método sencillo y barato, que es la adsorción y reacción sucesiva de capas iónicas (SILAR), para depositar el semiconductor de energía de banda estrecha Bi2S3 sobre matrices de nanorods (NRAs) de ZnO en diferentes ciclos SILAR. Las películas delgadas de heteroestructura binaria obtenidas se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX), espectroscopia UV-Vis, microscopia electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM), análisis de dispersión de energía de rayos X (EDX), espectroscopia Raman, microscopia electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) y voltamperometría de barrido lineal (LSV) para comprobar la estructura cristalina, las propiedades ópticas, la energía de banda prohibida, la estructura morfológica, la composición de elementos y las propiedades eléctricas. La DRX reveló que los NRAs de ZnO poseían una estructura cristalina wurtzita simple, mientras que Bi2S3 poseía una estructura cristalina ortorrómbica. La heteroestructura Bi2S3/ZnO fabricada presentaba una mayor absorción de luz visible y una mayor eficiencia de separación de cargas de pares electrón-hueco fotoinducidos. La energía de banda prohibida de la heteroestructura binaria Bi2S3/ZnO NRA es de 3,11, 3,00, 2,33, 1,96 y 1,89 eV a 3, 5, 7, 9 y 11 ciclos SILAR, respectivamente, lo que confirma la mejora sustancial de las propiedades ópticas de la ZnO NRA. La mayor densidad de fotocorriente se ha alcanzado con 1,92 mA/cm2 de las NRAs de Bi2S3/ZnO fabricadas a 7 ciclos, mostrando una mejora seis veces superior a la de las NRAs intrínsecas de ZnO (0,336 mA/cm2). Esta impresionante mejora se atribuyó a la notable mejora de la estructura morfológica, la cristalinidad y las propiedades ópticas de los fotoánodos heteroestructurados. Se logró una mejora significativa en el rendimiento de la célula fotoelectroquímica (PEC) atribuida a la rápida separación, la baja tasa de recombinación y la baja impedancia de los pares electrón-hueco fotoinducidos, como se muestra a lo largo de los espectros de impedancia electroquímica.

• Materias:Biotecnología Análisis electroquímico Bioingeniería Nanocompuestos Nanotubos
• Subjects:Biotechnology Electrochemical analysis Bioengineering Nanocomposites Nanotubes
• Palabras claves:energía de banda prohibida, zno nras, propiedades ópticas, pares de agujeros, estructura morfológica, semiconductor de energía de banda prohibida estrecha bi2s3, microscopía electrónica de transmisión de resolución, estructura cristalina wurtzita simple, adsorción sucesiva de capas iónicas, conjuntos de nanorods de zno
• Keywords:band gap energy, zno nras, optical properties, hole pairs, morphological structure, narrow band gap energy semiconductor bi2s3, resolution transmission electron microscopy, single wurtzite crystal structure, successive ionic layer adsorption, zno nanorod arrays