Resumen

La TiO2 anatasa presenta un gran bandgap de 3,2 eV, que inhibe el uso de la radiación de luz visible (λ > 387 nm) para generar portadores de carga. Estudiamos la activación de TiO2 (101) anatasa con luz visible mediante dopado con átomos de C, N, S y F. Para ello se utiliza la teoría del funcional de la densidad y la aproximación de Hubbard U. Identificamos dos formas de activar el TiO2 con luz visible. El primer mecanismo consiste en ensanchar la banda de valencia o de conducción; por ejemplo, en el sistema TiO2 (101) dopado con S, la banda de valencia se ensancha. Un proceso similar puede ocurrir en la banda de conducción cuando los átomos de Ti subcoordinados quedan expuestos en la superficie del TiO2 (101). El segundo mecanismo, y más eficaz para activar la anatasa, consiste en generar estados localizados en la brecha: El dopaje con N crea estados vacíos localizados en la banda prohibida. En el caso del dopado con C, la superficie de TiO2 (101) presenta una brecha más "limpia" que la del TiO2 a granel, lo que se traduce en menos centros de recombinación. Los electrones de valencia dopantes determinan el número y la posición de los estados localizados en la banda prohibida. La formación de portadores de carga con luz visible se ve muy favorecida por las vacantes de oxígeno en el TiO2 (101). La actividad catalítica del dopado con C mediante radiación visible puede explicarse por la elevada intensidad de absorción generada por las vacantes de oxígeno en la superficie. La intensidad del espectro de absorción visible del TiO2 dopado (101) sigue el orden: C > N > F > S dopante.

• Materias:Energía solar Fotoquímica Fotocatálisis Energía limpia Efecto fotoeléctrico
• Subjects:Solar energy Photochemistry Photocatalysis Clean energy Photoelectric effect
• Palabras claves:tio2, luz visible, dopaje, portadores de carga, banda de conducción, vacantes de oxígeno, aproximación hubbard u, electrones de valencia dopantes, menos centros de recombinación, alta intensidad de absorción
• Keywords:tio2, visible light, doping, charge carriers, conduction band, oxygen vacancies, hubbard u approach, dopant valence electrons, fewer recombination centers, high absorption intensity