Evaluation of TiO2 sensitized with cobalt trimer dyes as photocatalyst for water-splitting hydrogen production - (:unkn) unknown (Editorial Tecnológica de Costa Rica (entidad editora), 2026)
Evaluación de TiO2 sensibilizado con tintes de trímeros de cobalto como fotocatalizador para la producción de hidrógeno a partir de la separación de agua
In this research, sensitized TiO2 photocatalysts were synthesized based on the functionalization of their surface with organic molecules (glycine and aminocaproic acid) and a cobalt trimer in its molecular form [Co3(dpa)4Cl2], (dpa = 2,2'-dipyridylamine), using two different heating methods (reflux and microwave) to carry out the anchoring reactions. The capacities of the photocatalysts for producing hydrogen from the water-splitting reaction were evaluated using a medium-pressure Hg lamp (125 W) and methanol as a sacrificial agent. Also, CuO-TiO2 and CoO-TiO2 photocatalysts were synthesized and evaluated for comparison purposes. The photocatalyst that presented the best performance was TiO2 sensitized with the cobalt trimer, using glycine as an anchoring molecule, and prepared with microwave heating; this photocatalyst generated hydrogen at an average rate of 1887 mmol g-1 h-1. It was observed that the chain length of the anchoring molecule affects the photocatalytic activity, as the chain length increases, the production of hydrogen decreases. Last, microwave heating produced the photocatalyst with the best performance on hydrogen generation.
En esta investigación se sintetizaron fotocatalizadores de TiO2 basados en la funcionalización de su superficie con moléculas orgánicas (glicina y ácido aminocaproico) y un trímero de cobalto en su forma molecular [Co3(dpa)4Cl2], (dpa=2,2’-dipiridilamina), utilizando dos métodos de calentamiento (reflujo y microondas) para realizar las respectivas reacciones de anclaje. Estos fotocatalizadores fueron evaluados en su capacidad de producción de hidrógeno a partir de la reacción de separación del agua, utilizando una lámpara de Hg de mediana presión (125 W) y metanol como agente de sacrificio. Además, para fines de comparación, también se sintetizaron y evaluaron fotocatalizadores de CuO-TiO2 y CoO-TiO2. El fotocatalizador que presentó el mejor rendimiento fue el catalizador de TiO2 sensibilizado con el trímero de cobalto con glicina como molécula de anclaje, preparado utilizando calentamiento por microondas, el cual generó hidrógeno a una tasa promedio de 1887 mmol g-1 h-1. Se observó que la longitud de la cadena de la molécula de anclaje tiene un efecto sobre la actividad fotocatalítica, conforme aumenta el largo de la cadena, la producción de hidrógeno disminuye. Además, que el método de calentamiento por microondas es el que produce catalizadores con mejores resultados en la generación de hidrógeno.
Keywords: Hydrogen; Titanium dioxide; Cobalt trimers; Photocatalysis; Water splitting; Hidrógeno; Dióxido de titanio; Trímeros de cobalto; Fotocatálisis; Separación del agua