Resumen
Durante los dos últimos años, el grupo de investigación que solicita este proyecto ha desarrollado nanoestructuras novedosas de óxidos
metálicos (TiO2, WO3, ZnO y Fe2O3), obtenidas mediante anodizado electoquímico, cuya actividad fotocatalítica ha aumentado, de forma
general, con respecto a los fotoánodos fabricados con dichos óxidos hasta la fecha por otros grupos de investigación. A partir de estos
resultados tan satisfactorios, el objetivo del presente proyecto es profundizar en la fabricación de fotocatalizadores que permitan, por un
lado, incrementar la eficiencia fotocatalítica en la degradación de fármacos en aguas contaminadas, y por otro lado, aumentar
significativamente el rendimiento de las celdas fotoelectroquímicas para la generación eficiente y limpia de hidrógeno y electricidad.
Este objetivo surge como consecuencia de dos problemas: (1) la contaminación de las aguas de consumo humano con fármacos con
grados variables de toxicidad y propiedades carcinogénicas y mutagénicas hace que sea urgente el desarrollo de tecnologías capaces de
eliminar eficientemente estos compuestos persistentes de las aguas residuales, el (2) está relacionado con el aumento estimado del
consumo energético mundial y con las preocupaciones medioambientales debido al efecto que tiene la quema de combustibles fósiles
(que además son recursos finitos) sobre el clima del planeta, lo que obliga al desarrollo de fuentes de energía renovables, de las cuales la
energía solar es la más prometedora por sus características. En este punto, la fotoelectroquímica se presenta como una disciplina con un
enorme potencial para plantear soluciones prácticas y efectivas a estos dos importantes retos.
Por todo ello, es fundamental desarrollar nuevos fotocatalizadores capaces de aumentar significativamente la eficiencia de los procesos
fotoelectroquímicos de eliminación de fármacos y producción de energía. La estrategia que se plantea en este proyecto es la modificación
y mejora de los fotocatalizadores nanoestructurados obtenidos a partir de óxidos metálicos siguiendo diversas y originales metodologías.
La primera consiste en la incorporación de dopantes (tales como H, Li y N) en las nanoestructuras, para optimizar su absorción de luz y
aumentar la conductividad electrónica de los semiconductores. La segunda se basa en la fabricación de fotoelectrodos compuestos
incorporando nanopartículas metálicas y de óxidos co-catalizadores sobre las nanotructuras sintetizadas previamente. Con estos
fotoelectrodos compuestos se consigue mejorar la separación de cargas y la cinética de los procesos fotoelectroquímicos involucrados. La tercera metodología es la síntesis de
semiconductores híbridos con distintos óxidos nanoestructurados. Con ello, se pretende entrar de lleno en el diseño de los niveles de las
bandas de energía de los fotoelectrodos, a partir de la combinación de dos o más semiconductores en una única nanoestructura
compuesta. De esta manera se podrá aumentar considerablemente la eficiencia de los procesos fotoelectroquímicos estudiados.
Las nanoestructuras modificadas se caracterizarán con técnicas de microscopía y electroquímica. Una vez evaluadas las mismas, se
implementarán en las aplicaciones prácticas propuestas con la finalidad de que puedan ser empleados a escala industrial por su viabilidad
económica.
