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Síntesis y propiedades físicas del V2O5 micronanoestructurado: estructura, caracterización óptica y actividad fotocatalítica de la luz solar

Top Khac Le y Sok Won Kim

El V2O5 a granel es un semiconductor diamagnético con una banda prohibida (Eg) de aproximadamente 2,3 eV, que se basa en la configuración iónica con orbitales O2p llenos y V3d desocupados. Sin embargo, la estructura electrónica especial de V2O5 forma tres bandas, incluidos los estados de V3d, los estados de división de V3d y los estados de intervalo medio, que conducen a propiedades ópticas interesantes de las micronanoestructuras de V2O5. Por lo tanto, la absorción del borde de la banda y las posiciones máximas de fotoluminiscencia (PL) del material V2O5 de baja dimensión no son coincidentes. En este estudio, se resumieron y analizaron los procesos de fabricación, la estructura, la caracterización óptica y la actividad fotocatalítica de las micronanoestructuras V2O5, incluidas películas delgadas, nanopartículas, micronanovarillas, micronanocables, nanoesferas, nanohuecos (NH) y nanocompuestos V2O5/RGO. Los amplios rangos de absorción del borde de la banda y el amplio PL de las micronanoestructuras V2O5 se aclaran en términos de factores como la morfología, el método de síntesis, las condiciones de crecimiento, el tamaño micronano y la transición de fase. También se estudian las relaciones entre la separación, difusión, recombinación y degradación de los pares de huecos de electrones en micronanoestructuras de V2O5. 
La formación de películas de α-V2O5 se produjo cuando la muestra se recoció a temperaturas inferiores a 500 °C. A medida que aumenta la temperatura de recocido, algunas de las estructuras de α-V2O5 se distorsionaron y reestructuraron para formar una mezcla de alta calidad de α-β; fase V2O5. Esto conduce a una amplia absorción y mejora de la luz visible. Un mayor número de estados de oxidación V4+ de las nanoesferas V2O5 mejoró fuertemente la intensidad de PL en comparación con otras estructuras que mostraron PL débil. En particular, las nanoesferas de V2O5 mostraron un PL ultravioleta (UV) intenso cerca de 395 nm (3,14 eV) debido a la fuerte excitación por la luz UV, mientras que este pico de PL no se observó en otras nanoestructuras. Una gran cantidad de separación de carga en las nanoesferas de V2O5 y la gran superficie de contacto en los nanohuecos y nanopartículas de V2O5 dan como resultado una actividad fotocatalítica más eficiente que la de los micronanovarillas y micronanocables de V2O5.