La energía solar es una alternativa que ha captado el interés de los científicos y tecnólogos en lo relativo a la generación de energía eléctrica y por ello las tecnologías relacionadas están en creciente desarrollo. Se sabe que el TiO2 es uno de los fotocatalizadores más eficientes usados en remediación de aire y agua y con este tema hay muchos grupos de investigación trabajando este óxido principalmente grupos experimentalistas. Sin embargo, existen pocos grupos teóricos trabajando este tema y se refuerza la originalidad porque se utilizan materiales Nanoestructurados, dopados y sensibilizados lo cual, potencializaría la eficiencia de los fotocatalizadores que se proponen. El TiO2 nanoestructurado será sometido a un proceso de dopado con azufre y a una sensibilización con pigmentos vegetales para favorecer las propiedades fotocatalíticas de este material. Se utilizará DFT para realizar el estudio de la estructura electrónica de los fotocatalizadores. Se calcularán las propiedades físicas y químicas relevantes a la aplicación en fotocatálisis del TiO2 nanoestructurado dopado con azufre y sensibilizado con pigmentos vegetales. Se estudiará la morfología de los nanofotocatalizarores, sus propiedades electrónicas entre las que destacan la energía mínima, HOMO, LUMO, brecha HOMO-LUMO, transferencia de carga, etc. Se estudiarán también las propiedades químicas como son la electronegatividad, potencial de ionización, afinidad electrónica, reactividad, entre otras. Estos datos se usarán para publicar artículos científicos en revistas internacionales con impacto y para generar las tesis de los estudiantes de licenciatura y posgrado También se realizará el diseño de un reactor para fotocatalizadores. Este diseño se basará en la información empírica que se tiene disponible basada en un reactor para fotocatalizadores que se construyó dentro del grupo de investigación en trabajos anteriores. Se aplicarán principios de diseño de equipo basados en la literatura para reactores fotocatalíticos para formalizar el diseño del reactor propuesto. Se usarán herramientas de CAD/CAE y elemento finito para simular el reactor y determinar formalmente su diseño. Los entregables derivados del diseño del reactor serán los planos y modelos de ingeniería así como una memoria de cálculos que contendrá los detalles de diseño y de operatividad del reactor. Desde el punto de vista de ciencia básica la investigación que se realiza en este proyecto es de actualidad usando técnicas avanzadas de estructura electrónica y de diseño de equipo. Estas técnicas tendrán un impacto muy grande y positivo en la carrera de Ingeniería en Ciencia de Materiales potenciando a los estudiantes y al cuerpo docente a utilizar técnicas de simulación computacional de primera línea. También será posible que el grupo de investigadores incorpore desarrollo tecnológico a través del diseño de equipo original que en este proyecto se usaría en laboratorio. Las capacidades y conocimientos que se cultivan con este tema abren la puerta para tener proyectos similares donde se continúe ofreciendo la capacidad de desarrollar nuevos equipos tanto de laboratorio como para la industria.
Desarrollar nanoestructuras de TiO2 dopado con azufre y que contienen materiales orgánicos de origen vegetal para usarlos como pigmentos para sensibilizar el semiconductor. Estas nanoestructuras tendrán un enfoque para aplicaciones en energías renovables y tecnologías limpias de purificación de agua y aire usando luz solar. Se propone hacer un trabajo teórico a través de la simulación computacional usando métodos de estructura electrónica. Se incluye el diseño formal de equipo para realizar pruebas experimentales en un proyecto de continuidad donde se incluirá experimentación con los materiales propuestos en este proyecto.
Dirección de Posgrado e Investigación