Resumen de la tesis que presenta Rosa Isela Matias Tovilla como requisito parcial para la obtención
del grado de Maestra en Ciencias en Nanociencias
Desarrollo de fotocatalizadores nanocompuestos de WO3-TiO2 cocatalizados con Pt-Ni para producción de hidrógeno
Resumen aprobado por:
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Dr. Uriel Caudillo Flores
Director de tesis
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Resumen en español
La producción de hidrógeno a partir de la fotocatálisis heterogénea, se ha postulado como una
alternativa clave para reducir el uso de combustibles fósiles y mitigar las emisiones de CO2, ya que
aprovecha la energía solar y utiliza biomoléculas (agua y metanol) que interaccionan con un
fotocatalizador. El platino (Pt), es el cocatalizador más utilizado en fotocatálisis debido a su alta
eficiencia para incrementar la generación de H₂; sin embargo, su elevado costo y limitada
disponibilidad hacen indispensable desarrollar materiales que reduzcan su uso sin afectar su
desempeño. En este proyecto, se sintetizaron fotocatalizadores de WO3-TiO2 (W-Ti) cocatalizados con
diferentes relaciones bimetal Pt–Ni (3:1, 5:3, 1:1 y 1:3) y monometales (Pt y Ni), utilizando el método
de microemulsión inversa seguido de depósito químico asistido por ultrasonido. El análisis por XRD,
confirmó que todos los materiales están dominados por la fase anatasa del TiO₂ y tienen un tamaño
de cristal similar (18.4 ± 0.3 nm), indicando que la incorporación de los cocatalizadores no provocaron
cambios en la estructura cristalina. Los espectros UV-Vis, demostraron que el depósito de los metales
no modificó el ancho de banda prohibida respecto al soporte (3.03 eV). Asimismo, los resultados
obtenidos por BET, comprobaron que no hay variaciones en el área superficial, tamaño y volumen de
poro de la serie Pt-Ni respecto a W-Ti. Los resultados de TEM, confirmaron la presencia del Pt y Ni, así
como la posible formación de aleaciones Pt–Ni y su distribución homogénea sobre el soporte. El
fotocatalizador Pt–Ni (5:3)/W–Ti, obtuvo la mayor producción de hidrógeno, alcanzando valores de
1.74 y 1.56 veces más que el material de referencia Pt/W–Ti, bajo irradiación ultravioleta y visible
respectivamente. El estudio por PL, demostró que la serie Pt–Ni presentó una menor tasa de
recombinación par electrón/hueco respecto al soporte W–Ti y, a pesar de que influye, no condiciona
el aumento de la actividad fotocatalítica. Los resultados sugieren que las interacciones adicionales
entre las moléculas reactantes y la superficie del fotocatalizador, durante el fotorreformado de
metanol, contribuyen al incremento en la fotoactividad para generar hidrógeno.
Palabras clave: Hidrógeno, fotocatálisis, nanocompuestos, cocatalizadores, fotorreformado
Resumen en inglés
Hydrogen production via heterogeneous photocatalysis has been proposed as a key alternative for
reducing fossil fuel use and mitigating CO₂ emissions, as it harnesses solar energy and uses
biomolecules (water and methanol) that interact with a photocatalyst. Platinum (Pt) is the most widely
used co-catalyst in photocatalysis due to its high efficiency in increasing H₂ generation; however, its
high cost and limited availability make it essential to develop materials that reduce its use without
affecting its performance. In this project, WO3-TiO2 (W-Ti) photocatalysts were synthesized,
cocatalyzed with different Pt–Ni bimetal ratios (3:1, 5:3, 1:1, and 1:3) and monometals (Pt and Ni),
using the reverse microemulsion method followed by ultrasound-assisted chemical deposition. XRD
analysis confirmed that all materials are dominated by the anatase phase of TiO₂ and have a similar
crystal size (18.4 ± 0.3 nm), indicating that the incorporation of cocatalysts did not cause changes in
the crystal structure. UV-Vis spectra showed that metal deposition did not modify the band gap with
respect to the support (3.03 eV). Likewise, the results obtained by BET confirmed that there are no
variations in surface area, pore size, and pore volume between the Pt-Ni series and the W-Ti series.
The TEM results confirmed the presence of Pt and Ni, as well as the possible formation of Pt–Ni alloys
and their homogeneous distribution on the support. The Pt–Ni (5:3)/W–Ti photocatalyst obtained the
highest hydrogen production, reaching values 1.74 and 1.56 times higher than the Pt/W–Ti reference
material under ultraviolet and visible irradiation, respectively. The PL study showed that the Pt–Ni
series had a lower electron/hole recombination rate than the W–Ti support and, although it has an
influence, it does not condition the increase in photocatalytic activity. The results suggest that
additional interactions between the reactant molecules and the photocatalyst surface during
methanol photoreforming contribute to the increase in photoactivity for hydrogen generation.
Palabras clave: Hydrogen, photocatalysis, nanocomposites, cocatalysts, photoreforming