Películas de ZnO electrodepositadas sobre sustratos rígidos y flexibles con uso en remediación de aguas

Abstract

En el presente trabajo se obtuvieron y caracterizaron películas de óxido de zinc (ZnO) mediante electrodeposición sobre sustratos rígidos (vidrio) y flexibles (Kapton, PET y acetato), evaluando su potencial aplicación en el tratamiento fotocatalítico de efluentes contaminados con colorantes orgánicos, utilizando azul de metileno (MB) como compuesto modelo. Dado que los sustratos empleados no son conductores, se depositaron previamente capas metálicas delgadas (Cu, Ni, Au y Zn) mediante magnetron sputtering, con espesores promedio de 40 nm, que actuaron como electrodos de trabajo para la posterior electrodeposición del ZnO en solución acuosa de ZnCl₂, KNO₃ y KCl, aplicando un potencial constante de −800 mV vs. Ag/AgCl a 70 °C durante 20 minutos. La naturaleza cristalina del ZnO fue confirmada por difracción de rayos X, identificando los planos característicos de la fase wurtzita. Los valores de band gap, estimados mediante reflectancia difusa y el método de Tauc-Kubelka-Munk, resultaron entre 3,20 y 3,32 eV, consistentes con la bibliografía. El análisis morfológico por SEM y AFM reveló diferencias significativas en la topografía superficial según el sustrato, mientras que el análisis composicional por EDS confirmó la presencia de Zn y O en todos los casos. Los ensayos fotocatalíticos mostraron que el Ni fue el metal de semilla con mejor desempeño entre los sustratos rígidos. Al extender el estudio a sustratos flexibles con semilla de Ni, el sistema K/Ni/ZnO (Kapton) alcanzó la mayor eficiencia de remoción total (28,6 %). Un ensayo de escalado, con mayor área y solución más concentrada, arrojó resultados promisorios: 36,8 % de remoción total, con una componente de degradación fotocatalítica del 34,5 %. Estos resultados demuestran la viabilidad de la electrodeposición como método para obtener fotocatalizadores de ZnO funcionales sobre sustratos flexibles y de bajo costo, con potencial aplicación en el tratamiento de efluentes industriales contaminados con colorantes.