Crecimiento y evaluación de electrodos nanoestructurados de ZnO

Abstract

Para reducir el impacto ambiental derivado del uso de combustibles fósiles en la generación eléctrica, la producción de hidrógeno verde mediante fotólisis asistida por semiconductores representa una alternativa clave. Debido a la necesidad de materiales accesibles y métodos de síntesis sencillos, en este trabajo se evaluó la viabilidad del óxido de zinc (ZnO) nanoestructurado, obtenido por anodizado electroquímico, como fotoelectrodo para la disociación del agua. El anodizado utilizando un electrolito con 95% de glicerol (inhibidor de corrosión) generó nanoestructuras en forma de hojuelas observadas mediante SEM, alcanzando una mayor compactación a 60 V en comparación con 40 V y el ZnO nativo. A través de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), se confirmó un incremento en la resistencia eléctrica y una disminución del área reactiva al aumentar el potencial aplicado, consecuencia del solapamiento de las hojuelas. Mediante gráficos de Mott-Schottky, se determinó el borde inferior de la banda de conducción, posicionándolo por encima del potencial de reducción del agua en escala de vacío. Asimismo, con espectroscopía XPS se ubicó el borde superior de la banda de valencia por debajo del potencial de oxidación del agua, observándose la invarianza de ambas bandas respecto al potencial de síntesis. Finalmente, la ecuación de Mott-Schottky mostró un incremento en la densidad de portadores de carga a mayor voltaje de anodizado, confirmando al ZnO anódico como un candidato viable para actuar como fotoelectrodo en fotólisis.

Keywords: ZnO; nanoestructuras; fotolisis