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Vanadato de bismuto

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Vanadato de bismuto
General
Fórmula molecular BiVO4
Identificadores
Número CAS 14059-33-7[1]​
PubChem 20243764
InChI=InChI=1S/Bi.4O.V/q+3;;3*-1;
Key: YNOWMDYNXXVJMC-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Masa molar 323,90401668 g/mol
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El vanadato de bismuto es un compuesto inorgánico de fórmula BiVO4. Es un sólido de color amarillo brillante. Está muy estudiado como fotocatalizador de luz visible con una estrecha banda prohibida inferior a 2,4 eV. [2]​Es un representante de los "pigmentos inorgánicos coloreados complejos" o CICP ( por sus siglas en inglés). Más concretamente, el vanadato de bismuto es un óxido de metal mixto. El vanadato de bismuto también se conoce en el Colour Index International como C.I. Pigment Yellow 184 (pigmento amarillo C.I. 184).[3]​ Se encuentra de forma natural en los minerales raros pucherita, clinobisvanita y dreyerita.

Historia y usos[editar]

El vanadato de bismuto es un polvo amarillo brillante que puede tener un ligero tinte verde. Cuando se utiliza como pigmento tiene un alto croma y un excelente poder cubriente. En la naturaleza, el vanadato de bismuto puede encontrarse en los minerales pucherita, clinobisvanita y dreyerita, dependiendo del polimorfo concreto que se forme. Su síntesis se registró por primera vez en una patente farmacéutica en 1924 y comenzó a utilizarse fácilmente como pigmento a mediados de la década de 1980. Hoy en día se fabrica en todo el mundo para su uso como pigmento.[3]​

Propiedades[editar]

La mayoría de los pigmentos comerciales de vanadato de bismuto se basan en estructuras monoclínicas (clinobisvanita) y tetragonales (dreyerita), aunque en el pasado se han utilizado dos sistemas de fases que implican una relación 4:3 entre el vanadato de bismuto y el molibdato de bismuto (Bi2MoO6). [4]​

Como fotocatalizador[editar]

El BiVO4 ha recibido mucha atención como fotocatalizador para la descomposición de agua y para la remediación.[5]​ En la fase monoclínica, el BiVO4 es un semiconductor fotoactivo de tipo n con un bandgap de 2,4 eV, que se ha investigado para la descomposición del agua tras doparlo con W y Mo.[4]​ Los fotoánodos de BiVO4 han demostrado eficiencias récord de conversión de energía solar en hidrógeno (STH) del 5,2% en el caso de las láminas planas[6]​[7]​ y del 8,2% en el de los nanorods con núcleo de WO3@BiVO4 [8]​[9]​[10]​(la más alta para un fotoelectrodo de óxido metálico), con la ventaja de ser un material muy sencillo y barato.

Producción[editar]

Mientras que la mayoría de los CICP se forman exclusivamente mediante calcinación a alta temperatura, el vanadato de bismuto puede formarse a partir de una serie de reacciones de precipitación con pH controlado. Estas reacciones pueden llevarse a cabo con o sin la presencia de molibdeno en función de la fase final deseada. También es posible partir de los óxidos parentales (Bi2O3 y V2O5) y realizar una calcinación a alta temperatura para obtener un producto puro.[11]​

Referencias[editar]

  1. ↑ Número CAS
  2. ↑ Moniz, S. J. A.; Shevlin, S. A.; Martin, D. J.; Guo, Z.-X.; Tang, J. (2015). «Visible-light driven heterojunction photocatalysts for water splitting – a critical review. Energy & Environmental Science». Energy and Environmental Science 8 (3): 731-759. doi:10.1039/C4EE03271C. 
  3. ↑ a b B. Gunter "Inorganic Colored Pigments” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2012.
  4. ↑ a b Kaur, G.; Pandey, O. P.; Singh, K. (Julio de 2012). «Optical, structural, and mechanical properties of different valence-cation-doped bismuth vanadate oxides». Physica Status Solidi A 209 (7): 1231-1238. Bibcode:2012PSSAR.209.1231K. doi:10.1002/pssa.201127636. 
  5. ↑ Tayebi, Meysam; Lee, Byeong-Kyu (2019). «Recent advances in BiVO4 semiconductor materials for hydrogen production using photoelectrochemical water splitting». Renewable and Sustainable Energy Reviews 111: 332-343. S2CID 181633505. doi:10.1016/j.rser.2019.05.030. 
  6. ↑ Han, Lihao; Abdi, Fatwa F.; van de Krol, Roel; Liu, Rui; Huang, Zhuangqun; Lewerenz, Hans-Joachim; Dam, Bernard; Zeman, Miro et al. (Octubre de 2014). «Efficient Water-Splitting Device Based on a Bismuth Vanadate Photoanode and Thin-Film Silicon Solar Cells». ChemSusChem 7 (10): 2832-2838. Bibcode:2014ChSCh...7.2832H. PMID 25138735. doi:10.1002/cssc.201402456. 
  7. ↑ Abdi, Fatwa F.; Han, Lihao; Smets, Arno H. M.; Zeman, Miro; Dam, Bernard; van de Krol, Roel (29 de julio de 2013). «Efficient solar water splitting by enhanced charge separation in a bismuth vanadate-silicon tandem photoelectrode». Nature Communications 4 (1): 2195. Bibcode:2013NatCo...4.2195A. PMID 23893238. doi:10.1038/ncomms3195. 
  8. ↑ Pihosh, Yuriy; Turkevych, Ivan; Mawatari, Kazuma; Uemura, Jin; Kazoe, Yutaka; Kosar, Sonya; Makita, Kikuo; Sugaya, Takeyoshi; Matsui, Takuya; Fujita, Daisuke; Tosa, Masahiro (8 de junio de 2015). «Photocatalytic generation of hydrogen by core-shell WO 3 /BiVO 4 nanorods with ultimate water splitting efficiency». Scientific Reports (en inglés) 5 (1): 11141. Bibcode:2015NatSR...511141P. ISSN 2045-2322. PMC 4459147. PMID 26053164. doi:10.1038/srep11141. 
  9. ↑ Kosar, Sonya; Pihosh, Yuriy; Turkevych, Ivan; Mawatari, Kazuma; Uemura, Jin; Kazoe, Yutaka; Makita, Kikuo; Sugaya, Takeyoshi; Matsui, Takuya; Fujita, Daisuke; Tosa, Masahiro (25 de febrero de 2016). «Tandem photovoltaic–photoelectrochemical GaAs/InGaAsP–WO3/BiVO4device for solar hydrogen generation». Japanese Journal of Applied Physics 55 (4S): 04ES01. Bibcode:2016JaJAP..55dES01K. ISSN 0021-4922. S2CID 125395272. doi:10.7567/jjap.55.04es01. 
  10. ↑ Kosar, Sonya; Pihosh, Yuriy; Bekarevich, Raman; Mitsuishi, Kazutaka; Mawatari, Kazuma; Kazoe, Yutaka; Kitamori, Takehiko; Tosa, Masahiro; Tarasov, Alexey B.; Goodilin, Eugene A.; Struk, Yaroslav M. (1 de julio de 2019). «Highly efficient photocatalytic conversion of solar energy to hydrogen by WO3/BiVO4 core–shell heterojunction nanorods». Applied Nanoscience (en inglés) 9 (5): 1017-1024. Bibcode:2019ApNan...9.1017K. ISSN 2190-5517. S2CID 139703154. doi:10.1007/s13204-018-0759-z. 
  11. ↑ Sulivan, R. European Patent Application 91810033.0, 1991.

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