Examinando por Materia "Photocatalytic activity"

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    PublicaciónAcceso abierto
    A DFT study of the structural and electronic properties of cerium-doped zinc oxide
    (Universidad de Córdoba, 2024-11-13) Rodriguez Mena, Eimy Yohana; Alcalá Varilla, Luis Arturo; Casiano Jimenez, Gladys Rocio; Ortega López, César
    Recent experimental studies have shown that the photocatalytic activity of zinc oxide is enhanced when doped with cerium and that these enhancements depend on the doping concentration, particularly the highest photocatalytic activity rates have been reported for cerium concentrations in zinc oxide close to 3\% or 5\%. So far, there is no sufficient explanation for why the maximum photocatalytic activity rates of cerium-doped zinc oxide occur for the above concentrations. The main objective of this work is to try to explain those mentioned above. For this, we carried out a study based on the density functional theory on the effects generated on the structural and electronic properties of different concentrations of cerium in zinc oxide, and we found that the relative position of the fermi level could be related to the highest photocatalytic activity of the $Zn_{1-x}Ce_xO$. We also observed that the energy band gap of the $Zn_{1-x}Ce_xO$ system decreases when the cerium concentration decreases, which may mean that cerium-doped zinc oxide can absorb visible light. Furthermore, the progressive decrease of the energy band gap is associated with a reduction of the lattice parameters of the system
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    PublicaciónAcceso abierto
    Caracterización de propiedades estructurales y electrónicas de superficies de óxido de zinc con impureza de cerio
    (2023-08-17) Doria Hernández, Ángeles del Carmen; Alcalá Varilla, Luis Arturo
    Se realizó un estudio basado en simulaciones computacionales sobre las propiedades estructurales y electrónicas de la superficie 001 de ZnO (en fase Wurtzita) pura y dopada con Cerio (Zn_x Ce_(1-x) O), para determinar las posibles mejoras en la actividad fotocatalítica que produce el Ce al sistema ZnO, Los cálculos se realizaron usando la teoría del funcional de la densidad (Density Functional Theory: DFT) dentro de la aproximación del gradiente generalizado (Generalized Gradient Approximation: GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) junto con pseudopotenciales atómicos ultrasuaves y una base de ondas planas como se implementa en el paquete Quantum-ESPRESSO. El nivel de concentración de dopaje considerado en este trabajo fue de 6.25% y se encontró que en la superficie pura cambiaron ligeramente las longitudes de enlace, quedando expuestos oxígenos tres veces coordinados, es decir, pierde un enlace respecto al Bulk, haciendo que estos oxígenos sean más reactivos debido al enlace que pierde y, por tanto, se espera que la superficie pura sea más reactiva. En las propiedades electrónicas encontramos que hacia la izquierda de la energía de fermi hay electrones ocupados y a la derecha en la banda de conducción hay estados intermedios, los cuales consisten en estados desocupados que reducen su bangap debido a los orbitales 2p de átomos de zinc expuestos en la superficie. Al adicionar impurezas de Ce al ZnO, distorsiona ligeramente las longitudes de enlace, debido a la pequeña diferencia de Radio covalente que el átomo de Cerio tiene con respecto al Zinc, también se debe a que cuando se dopa en la última capa hay ¾ oxígenos que ganan cargas con respecto a la superficie limpia, y esto nos indica que es probable que se pueden absorber contaminantes en futuros estudios. También se presentaron cambios en las propiedades electrónicas, ya que el cerio introduce aún más estados intermedios en el bangap con respecto a la superficie limpia, es decir, hace que tenga un comportamiento más metálico. Lo anterior, puede sugerir que probablemente el sistema Zn_0,9375 Ce_0,0625 O pueda absorber luz visible, lo cual podría conllevar a posibles mejoras en las propiedades fotocatalı́ticas del material.