Impacto en la relación agua-surfactante en síntesis de nanomateriales de ZNS:MN para su aplicación en fotoánodos

Los nanomateriales semiconductores han sido objeto de mucho interés en el área de la investigación y el desarrollo tecnológico, se han utilizado desde la fabricación de sensores hasta fotocatálisis. En fotovoltaica, se han utilizado para mejorar la capacidad de conversión energética, logrando porcentajes de hasta 14% utilizando perovskitas de Pb. Sin embargo, los sistemas que presentan mejor capacidad de conversión energética tienden a tener los materiales más tóxicos para el medio ambiente y las personas. Esta investigación se centra en la síntesis de nanomateriales de ZnS:Mn, utilizando un método de micela inversa o microemulsión, asistido por sonoquimica, se utilizaron variantes como la relación agua-surfactante y la amplitud de onda ultrasónica para obtener un total de 9 materiales. Se realizaron caracterizaciones SEM, TEM, XRD, y Raman, con las cuales se concluyeron que el aumento en la amplitud de onda impacta de manera significa al tamaño de partícula y la cristalinidad del material, mientras que esto se ve acentuado al aumentar la concentración de surfactante en la síntesis. El tamaño de cristalito de los materiales varió entre 20-2nm en tanto el tamaño de partícula por TEM mostró variaciones entre los 8-15nm, por Raman se identificó que una mayor concentración de surfactante propiciaba un mayor ingreso de impurezas en la red del material. El band gap óptico de los materiales variaron entre 3.23-4.21eV siendo aquellos obtenidos por una mayor amplitud de onda en la síntesis los que presentaron un Band Gap más amplio. El material fue depositado utilizando un método electroforético con un electrolito de polisulfuros y un voltaje negativo sobre un electrodo de ITO/PET, estas películas lograron exhibir entre 1.1-9.25µA de densidad de fotocorriente anódica.Se concluyó que los mejores parámetros de síntesis para la aplicación de este material en fotoánodos fue un 100% de amplitud ultrasónica y una relación Agua-Surfactante de 600. Siendo este material el que exhibió mayor estabilidad y mayor densidad de fotocorriente en las pruebas.