Diseño y fabricación de heteroestructuras de ZnO mediante electrodeposición para aplicaciones tecnológicas

Abstract

En esta Tesis Doctoral se estudió la electrodeposición de óxido de zinc como ruta de síntesis para la obtención de películas delgadas y heteroestructuras orientadas a aplicaciones ambientales y fotoelectroquímicas. El trabajo se organizó en cuatro sistemas principales: películas de ZnO obtenidas a partir de precursores comerciales y de zinc recuperado de pilas alcalinas agotadas, películas de ZnO crecidas en presencia de cationes alcalinos, heteroestructuras Grafeno-ZnO sobre espumas de níquel y heteroestructuras Au-ZnO preparadas por electrodeposición secuencial. En cada caso se diseñó el sistema, se sintetizó la película o la heteroestructura por electrodeposición, se caracterizó su estructura, morfología, composición y respuesta óptica, y se evaluó su desempeño en una aplicación específica. Las películas preparadas a partir de zinc reciclado conservaron propiedades comparables a las obtenidas con precursores comerciales, alcanzaron remociones totales de azul de metileno del mismo orden y mostraron una mayor respuesta fotocatalítica normalizada por masa de ZnO. En la serie X:ZnO, la presencia de cationes alcalinos modificó el crecimiento, la textura, la morfología y la respuesta fotoelectroquímica, con una transición marcada entre Li:ZnO/Na:ZnO y K:ZnO/Rb:ZnO/Cs:ZnO. Las heteroestructuras Grafeno-ZnO mejoraron la remoción de azul de metileno respecto de los sistemas de referencia, mientras que las arquitecturas Au-ZnO evidenciaron la importancia de la ubicación relativa del oro y del ZnO en la degradación fotoelectrocatalítica de ciprofloxacina. Además, se incorporaron cálculos complementarios de adsorción superficial e hidratación iónica para interpretar el papel de especies interfaciales, en particular \ce y \ce, así como de la hidratación de los cationes alcalinos durante el crecimiento electroquímico. La Tesis demuestra que intervenir sobre la química de electrodeposición permite no solo obtener películas y heteroestructuras de ZnO, sino también dirigir su crecimiento, modular sus interfaces y definir su desempeño en aplicaciones ambientales y fotoelectroquímicas.