Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-192
Volumen 4 (4): 299-313. Octubre-Diciembre, 2021 https://doi.org/10.37636/recit.v44299313.
ISSN: 2594-1925
299
Síntesis verde de materiales nanoestructurados de ZnO
en la degradación de contaminantes orgánicos por medio
de la fotocatálisis heterogénea
Green synthesis of materials nanoestructurados of ZnO in the degradation of
organic polluting agents by means of the heterogenous photocatalysis
Manuel de Jesús Rodríguez Ortíz, Ricardo Hoffmann Valencia , Guillermo Amaya Parra , Priscy
Alfredo Luque Morales
Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño, Universidad Autónoma de Baja California, Carretera
Transpeninsular Ensenada-Tijuana No. 3917, Zona Playitas, CP. 22860 Ensenada, Baja California,
México.
Autor de correspondencia: GuillermoAmaya Parra, Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño, Universidad
Autónoma de Baja California, Carretera Transpeninsular Ensenada-Tijuana No. 3917, Zona Playitas, CP. 22860
Ensenada, Baja California, México. E-mail: amaya@uabc.edu.mx. ORCID: 0000-0001-5375-1092.
Recibido: 18 de Julio del 2021 Aceptado: 11 de Octubre del 2021 Publicado: 29 de Octubre del 2021
Resumen. - El óxido de zinc (ZnO) es un material con un amplio repertorio de propiedades ópticas,
piezoeléctricas, actividad antimicrobiana, semiconductividad y fotocatalíticas que lo hacen útil en un gran número
de aplicaciones. Sin embargo, el aumento de la preocupación por el impacto medio – ambiental ha llevado a
desarrollar procesos ecológicos para su producción. En los últimos años, la síntesis verde de materiales
nanoestructurados ha ganado atención por ser un método no complejo, económico y respetuoso con el medio
ambiente en contraste con los métodos físicos y de síntesis química. Se han desarrollado diferentes nanomateriales
empleando sustratos biológicos de entre los cuales los más estudiados son los extractos vegetales que fungen como
una fuente de agentes reductores y / o estabilizadores. Por lo tanto, la presente revisión incluye un resumen de las
diferentes fuentes de extractos vegetales y metodologías aplicadas a la síntesis verde de nanopartículas y películas
delgadas de óxido de zinc y los avances en cuanto a la eficiencia de la actividad fotocatalítica de los materiales
sintetizados. En este trabajo también presentamos un mapeo bibliométrico sobre el crecimiento de estudios en la
materia en un periodo de 10 años comprendido entre el año 2011 y el 2020.
Palabras clave: Síntesis verde; Fotocatálisis; Nanomateriales.
Abstract. - Zinc oxide (ZnO) is a material with a broad repertoire of optical, piezoelectric, antimicrobial activity,
semi – conductivity, and photocatalytic properties that make it useful for many applications. However, increasing
concern about environmental impact has led to the development of green processes for its production. In recent
years, the green - synthesis of nanostructured materials has drawn attention as a non-complex, cost-effective, and
environmentally friendly method in contrast to physical and chemical synthesis methods. Different nanomaterials
have been developed using biological substrates among which the most studied are plant extracts that serve as a
source of reducing agents and/or stabilizers. Therefore, the present review includes a summary of the different
sources of plant extracts and methodologies applied to the green synthesis of zinc oxide nanoparticles and thin films
and the advances of the photocatalytic activity of synthesized materials in terms of efficiency. In this work, we also
present a bibliometric mapping of the growth of studies in the field for 10 years from 2011 to 2020.
Keywords: Green synthesis; Photocatalysis; Nanomaterial
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1. Introducción
La contaminación del agua afecta la salud
pública, el ambiente y el bienestar económico de
todas las naciones. Dado que los orígenes de la
contaminación son diversos y su mitigación muy
complicada, su política pública hace de este tema
uno de los problemas ambientales más difíciles
de manejar. A pesar del progreso observado en
los últimos cuarenta años, la mala calidad del
agua es uno de los problemas más serios a los que
se enfrenta el planeta. Datos de la Organización
Mundial de la Salud indican que más del 80 %
del agua utilizada en el mundo no recibe ningún
tratamiento. Existe entonces una gran necesidad
de más y mejores regulaciones respecto a los
límites máximos permisibles de contaminantes
generados en descargas de industrias que
producen sustancias tóxicas. Muchos autores
reconocen que esta deficiencia en la regulación
se debe a que los gobiernos tienen como
prioridad un rápido desarrollo económico por
encima de cualquier costo ambiental [1].
La presencia de colorantes en las aguas
residuales supone una grave problemática desde
el punto de vista medioambiental, no sólo por sus
efectos tóxicos sino también estéticos. Se estima
que existen más de 100000 colorantes
comerciales disponibles y la producción total
mundial alcanza más de 700000 toneladas al año.
El color es fácilmente identificable en las aguas
(menos de 1 ppm para algunos colorantes) y es el
primer síntoma de contaminación en ser
detectado. Las descargas de los colorantes en
altas concentraciones a océanos y mantos
acuíferos poseen una fuente importante de
contaminación debido a su naturaleza
recalcitrante, este dará el color indeseable a la
masa de agua que reducirá la penetración de la
luz solar, resistencia fotoquímica y ataques
biológicos para la vida acuática [2].
1.1 Óxido de Cinc - ZnO
El ZnO es un material semiconductor, tipo n, de
la familia II-VI, con masa molar de 81,406 g/mol,
punto de fusión de 1974 º C y densidad de 5,1
g/cm3 que en condiciones ambientales posee una
estructura hexagonal tipo wurtzita, con
parámetros de red a = 0.325 nm y c = 0.5201 nm
(figura 1a) y pertenece al grupo espacial P63mc.
Ésta es la fase más estable, debido a que la
diferencia de electronegatividades entre el zinc
(1.65) y el oxígeno (3.44) produce un alto grado
de ionicidad, lo que provoca una repulsión
considerable en sus nubes de carga. Así, cada ion
de Zn2+ está ligado a un tetraedro de cuatro iones
O2-, representando una estructura que puede ser
descrita como una serie de planos alternados de
iones de zinc y oxígeno apilados a lo largo del eje
c. El ZnO también puede presentarse en la
estructura de blenda de zinc (Figura 1 b) , la cual
puede obtenerse creciendo el ZnO sobre sustratos
con estructura cristalina cúbica, y la estructura de
sal de roca (NaCl) (Figura 1 c) puede obtenerse a
presiones relativamente altas. Con respecto a la
estructura que más común que se presenta en el
ZnO (hexagonal tipo wurtzita) se tienen los
planos polares (001) y (00¯1) determinadas en
Zn y O respectivamente (orientadas hacia el eje
c) y las caras no polares (110) y (100), orientadas
hacia el eje a, que contienen igual número de
átomos de Zn y O (Figura 2) [3].
El ZnO es un semiconductor que en los últimos
años en la ciencia de materiales ha despertado
gran interés debido a que posee cualidades que lo
hacen superior con respecto a sus propiedades.
Exhibe un alto coeficiente piezoeléctrico (1.2 cm-
2 ), una conductividad térmica mayor que otros
materiales de su tipo (unos 0.05 WK-1 cm-1 más
que el GaAs) y la mayor energía de enlace de
excitón (60 meV) de todos los semiconductores
II-VI y III-V; además, su valor de energía de
banda prohibida es de 3.2 eV., esto lo hace tener
diversas aplicaciones tecnológicas, como son
sensores de gas, láser ultravioleta y visible, como
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componente en la celdas solares y celdas
fotocatalíticas, en catalizadores fotocatalíticos,
entre otras aplicaciones. [4] [5]
El óxido de zinc nanoestructurado presenta un
comportamiento diferente en fotocatálisis en
comparación a su contraparte a granel a causa de
una elevada área superficial, alta actividad
catalítica y una gran energía de banda prohibida,
lo cual le otorga una mayor ventaja y también lo
hace tener amplias aplicaciones en diferentes
áreas como optoelectrónica, cosméticos, textil,
cerámicos, etc. [6]
Figura 1. Estructuras cristalinas del ZnO, las esferas grises y negras representan al Zn y al O, respectivamente. A)
Wurtzita, B) Blenda de Zinc y C) Sal de roca [3].
Figura 2. Planos de la estructura tipo wurtzita (ZnO)
Modificado de [3].
1.2 Química verde
En un enfoque ecológico la implementación de
química verde consiste en el esfuerzo colectivo
para reducir al mínimo, o de ser posible eliminar
por completo la contaminación producida en
procesos químicos evitando al máximo el
desperdicio o uso indiscriminado de materias
primas no renovables, así como el empleo de
materiales peligrosos o contaminantes en la
elaboración de productos químicos “limpios”,
que no atenten contra la salud o el ambiente. El
enfoque de química verde se esfuerza por lograr
la sostenibilidad a nivel molecular. Debido a este
objetivo, no es de extrañar que se haya aplicado
a todos los sectores industriales. Desde la
industria aeroespacial, automotriz, cosmética,
electrónica, energética, textil, productos para el
hogar, farmacéutica, hasta agricultura, hay
cientos de ejemplos de aplicaciones exitosas de
tecnologías premiadas y económicamente
competitivas [7].
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Es por ello por lo que en la actualidad dicho tema
ha ganado gran popularidad captando la atención
de la comunidad científica y tecnológica para
desarrollar tecnologías enfocadas en química
verde.
Figura 3. Diferentes fuentes verdes para la síntesis de nano partículas de ZnO. Fuente: elaboración propia.
La biosíntesis o síntesis verde de nanopartículas
es un enfoque para sintetizar partículas
nanoestructuradas a través de microorganismos
(bacterias, hongos y algas) y plantas (figura 3).
Estas cepas naturales y extractos de plantas
secretan algunos fotoquímicos que actúan tanto
como agentes reductores como agentes
estabilizadores o de protección; Dicho método
limita el uso de productos químicos costosos y
tóxicos. Este enfoque es respetuoso con el medio
ambiente, rentable, biocompatible, seguro y
ecológico.
1.3 Síntesis verde de Nanopartículas de ZnO
Las plantas son la fuente más preferida de síntesis
de nano partículas porque conducen a la
producción a gran escala y las producciones de
NP estables, variadas en forma y tamaño. La
biorreducción implica reducir los iones u óxidos
metálicos a NP de metales de valencia 0 con la
ayuda de fitoquímicos como polisacáridos,
compuestos poli – fenólicos, vitaminas,
aminoácidos, alcaloides, terpenoides secretados
por la planta además, permite la producción de
nanopartículas de ZnO libres de impurezas
adicionales [8]. El tamaño nanométrico de las
nanopartículas de ZnO varía el nivel de Fermi en
comparación a otros semiconductores y da lugar
a un potencial de reducción menor del metal en
su superficie. Además, en las nanopartículas
también ha aumentado la superficie disponible en
comparación con la del sólido extendido, lo que
se traduce en un mayor rendimiento catalítico.
Una de las limitaciones de las nanopartículas en
fotocatálisis es que el efecto resonante limita el
ancho de banda de absorción (típicamente ≈ 50
nm o menor para nano – esferas uniformes)
aunque se pueden usar nanopartículas más
heterogéneas. La otra es que el coeficiente de
absorción suele ser bajo debido a la fuerte
dispersión de la luz [9].
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El método más comúnmente aplicado para la
preparación simple de nanopartículas de ZnO a
partir de extractos de plantas, es donde la parte
de la planta se lava a fondo con agua corriente del
grifo y se esteriliza con agua bidestilada. Luego,
la parte de la planta se guarda para secar a
temperatura ambiente, luego se pesa y luego se
tritura con un mortero. Se agrega H2O ultra –
pura a la parte de la planta de acuerdo con la
concentración deseada y la mezcla se hierve bajo
agitación continúa usando un agitador
magnético. La solución se filtra con papel de
filtro Whatman y la solución transparente
obtenida se utiliza como extracto vegetal
(muestra). Se mezcla una parte del extracto con
nitrato de zinc hidratado u óxido de zinc o sulfato
de zinc y la mezcla se hierve a la temperatura y
el tiempo deseados para lograr una mezcla
eficiente. Algunos realizan la optimización en
este punto utilizando diferentes temperaturas,
pH, concentración de extracto y tiempo [10].
1.4 Síntesis verde de películas delgadas de
ZnO
Al emplear fotocatalizadores en polvo,
suspendidos en el medio a descontaminar, éstos
sufren procesos de agregación que pueden
afectar negativamente la eficiencia por la
disminución del área superficial disponible. La
fotocatálisis basada en polvos presenta la
desventaja de requerir una etapa adicional de
separación y recuperación del material para que
pueda ser reutilizado [3] [11]. Estos problemas
pueden superarse utilizando películas delgadas
como fotocatalizadores. Sin embargo, su
actividad fotocatalítica es menor que la del polvo,
provocado por la reducción de la superficie. La
modificación de la superficie de películas
delgadas como la porosidad, la homogeneidad de
la película y la distribución del tamaño de los
poros es indispensable para mejorar la actividad
fotocatalítica [12]. Adicionalmente, es necesario
hacer una selección adecuada del sustrato, para
evitar una interacción perjudicial con el
fotocatalizador [13].
Para la caracterización de nanopartículas y
películas delgadas de ZnO comúnmente se
utilizan diferentes técnicas de caracterización
como espectroscopia UV-Vis, difracción de
rayos X (XRD), espectroscopia infrarroja por
transformada de Fourier (FTIR), microscopia
electrónica de barrido (SEM), microscopía
electrónica de transmisión (TEM),
espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS),
análisis termo gravimétrico (TGA), microscopía
de fuerza atómica (AFM), espectroscopía de
fotoluminiscencia (PL) [11], [14]–[16] entre
otras.
1.5 Tecnologías avanzadas de oxidación –
Fotocatálisis heterogénea
Debido a que los métodos convencionales de
tratamiento del agua como los tratamientos
primarios (la sedimentación, la coagulación,
etc.), los tratamientos secundarios (filtración
biológica, lodos activados, etc.) y terciarios
(tratamientos físicos, químicos y/o biológicos),
resultan insuficientes para la eliminación de
contaminantes recalcitrantes, como los
colorantes, los pesticidas, los medicamentos y los
metales pesados, que aún en bajas
concentraciones producen severos daños a la
salud y el medio ambiente. Se han desarrollado e
implementado tecnologías avanzadas de
oxidación (TAOs) de la materia orgánica, toxica
y no toxica, contenida en las aguas residuales
industriales. Esta tecnología se basa en procesos
fisicoquímicos capaces de producir cambios en la
estructura química de los contaminantes hasta su
mineralización, transformando la materia
orgánica en dióxido de carbono y agua [17].
De entre las TAOs, se presenta la fotocatálisis
heterogénea la cual ha despertado mayor interés
en los investigadores, debido a su eficiencia en la
destrucción no selectiva de los contaminantes
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que terminan en forma de subproductos
inofensivos. Por otro lado, los procesos
fotocatalíticos resultan ser más económicos y
prácticos, por lo que tienen el potencial de ser
aplicados como pretratamiento o como un
proceso complementario en las plantas de
tratamiento convencionales [18].
La fotocatálisis heterogénea con luz solar es un
proceso de oxidación avanzada, a grandes rasgos
en este proceso se emplea la luz solar que llega a
la superficie terrestre para generar reacciones
químicas de óxido reducción que dan lugar a la
eliminación de los compuestos orgánicos,
utilizando un oxido metálico semiconductor
como fotocatalizador. Dicho proceso se basa en
la absorción (directa o indirecta) de energía
radiante (visible o UV) por un sólido (el
fotocatalizador, que normalmente es un
semiconductor de banda ancha). En la superficie
del contacto interfacial entre sólido y la solución
ocurren las reacciones de destrucción de los
contaminantes, sin que el catalizador sufra
cambios químicos [19].
En la figura 4 se presenta esquemáticamente el
mecanismo de reacción general en fotocatálisis
heterogénea que ocurre en una partícula de
catalizador cuando ésta es excitada directamente
con luz suficientemente energética. Para explicar
dicho mecanismo de reacción, se considera el
proceso de oxidación avanzada ya antes
mencionado, que este emplea el poder
disociativo de luz sobre moléculas para producir
especies con alto poder oxidativo como radicales
OH* (hidroxilo). También cabe mencionar que la
banda ocupada por los orbitales moleculares con
los electrones de valencia se llama banda de
valencia (VB), mientras que la banda formada
por los orbitales moleculares vacíos se llama
banda de conducción (CB). Además, en los
semiconductores la banda de valencia no se
solapa con la de conducción, esto significa que
están separadas entre sí por una zona intermedia
llamada banda prohibida. Entonces cuando
tenemos un colorante y se le agrega un
semiconductor, y lo iluminamos con luz UV esta
tiene mayor energía (Luz UV = 3.94 eV) que la
energía de banda prohibida, entonces un electrón
(e-) se mueve desde la VB hacia la CB creando
un hueco en la VB. Los pares electro-huecos
creados se separan y generan portadores de carga
eléctrica que migran a la superficie del sólido
donde reaccionan con H2O y O2 adsorbidos,
dando como resultado la formación de especies
activas como los radicales hidroxilos (OH*), el
peróxido de hidrógeno (H2O2) y los súper óxidos
(O2−) que catalizan en la superficie de la partícula
semiconductora [20]–[22].
 󰇛󰇜

 Oxidación
Figura 4. Mecanismo de reacción general en
fotocatálisis heterogénea. Fuente: elaboración propia
con base en [20], [23].
2. Métodos
2.1. Mapeo bibliométrico
Se realizó un mapeo bibliométrico, para conocer
la evolución y/o crecimiento en publicaciones
sobre la síntesis verde de nanopartículas de ZnO
y el depósito de películas delgadas de ZnO
asistido por una metodología verde. La búsqueda
se realizó en las bases de datos Scopus, Web of
science y Scielo, en un periodo de tiempo de 10
años comprendido entre el año 2011 y el 2020 de
acuerdo con las palabras clave síntesis – verde,
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películas delgadas, nanopartículas y óxido de
zinc, en el idioma inglés.
Adicionalmente se realizó una búsqueda en las
bases de datos Scopus y Web of science donde se
muestran algunos de los materiales
semiconductores y fotocatalizadores más
estudiados en un periodo de tiempo de 5 años
comprendido entre el año 2016 y 2020, esta
búsqueda se realizó solo en los últimos 5 años
para identificar además cuales son los
semiconductores con mayor presencia en el
escenario científico en la actualidad, a diferencia
de la búsqueda pasada donde realizamos un
mapeo en los últimos 10 años para obtener una
mayor cantidad de datos y hacer una justa
comparación entre el número de publicaciones
sobre nanopartículas y películas delgadas de
ZnO.
2.2. Vigilancia tecnológica.
En la siguientes Tablas 1 y 2 se realizaron con el
fin de comparar dos diferentes morfologías
(nanopartículas y películas delgadas) para
sintetizar ZnO para aplicación fotocatalítica en la
degradación de contaminantes, donde presenta el
primer apartado de referencias donde podrás
encontrar información a fondo sobre dichos
trabajos, el siguiente apartado es la fuente iónica
metálica que utilizaron, en este caso de zinc,
después se encuentra el apartado sobre el sustrato
biológico que se utilizó lo cual nos especificamos
en extractos de planta y los últimos tres apartados
que engloban a la fotocatálisis son el tiempo de
degradación en minutos, la eficiencia de
degradación en porcentaje y el colorante que se
utilizó para evaluar la degradación fotocatalítica.
La Tabla 1 es un estudio exhaustivo de diferentes
plantas utilizadas para la síntesis de
nanopartículas de ZnO en un rango de 5 años de
antigüedad hasta la actualidad, además dichos
trabajos comparten en común la aplicación de las
nanopartículas en fotocatálisis para degradación
de contaminantes, por ejemplo se lograron
sintetizar nanopartículas de ZnO con la planta
Citrus × limón lo cual logro degradar 87% del
contaminante RB 21 en 270 minutos [19], en otro
trabajo utilizando plantas de la misma familia
Citrus × paradisi y Citrus × sinensis, se logró
observar 77 y 95 % de degradación del
contaminante colorante azul de metileno en un
tiempo de 180 minutos [23], en este sentido, la
mayoría de los trabajos mostraron degradación
fotocatalítica en un rango similar demostrado por
espectroscopia UV-Vis.
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Tabla 1. Síntesis de nanopartículas de ZnO mediada por plantas con aplicación fotocatalítica.
Referencia
Fuente de Zn
Sustrato biológico
Fotocatálisis
Degradación %
Contaminante
[24]
Zn(O2CCH3)2 -
Acetato de zinc
Citrus × limón
(Jugo)
87
RB 21
[15]
Zn(NO3)2 – Nitrato de
zinc
Scutellaria
baicalensis (raíces)
98.6
Azul de metileno
[25]
Zn(NO3)2 – Nitrato de
zinc
Carissa edulis
(fruto)
97
Rojo Congo
[26]
Zn(CH3COO)2*2H2O -
Acetato de zinc
dihidrato
Ferulago angulata
(schlecht) boiss
93
Rodamina B
[27]
Zn(NO3)2 *6H2O -
Nitrato de zinc
hexahidratado
Citrus × paradisi,
Citrus × sinensis y
Solanum
lycopersicum
(cascaras)
77, 95 y 97
Azul de metileno
[16]
Zn(CH3COO)2*2H2O -
Acetato de zinc
dihidrato
Moringa Oleifera
(Hojas)
96
Amarillo titán
[28]
Zn(CH3COO)2*2H2O -
Acetato de zinc
dihidrato
Eriobotrya
japónica (Semillas)
57
Azul de metileno
[29]
Zn(NO3)2 *6H2O -
Nitrato de zinc
hexahidratado
Cydonia oblonga
(Quince - semillas)
80
Azul de metileno
[30]
Zn(NO3)2 *6H2O -
Nitrato de zinc
hexahidratado
Ziziphus jujuba
(Fruto)
73
Azul de metileno
[31]
Zn(CH3COO)2*2H2O -
Acetato de zinc
dihidrato
Abelmoschus
esculentus (okra)
95 y 100
Azul de metileno
y Rodamina B
[32]
Zn(O2CCH3)2 -
Acetato de zinc
Kalopanax
septemlobus
97
Azul de metileno
[33]
ZnSO4 - Sulfato de
zinc
Trianthema
portulacastrum
91
Azul marino de
sinozol K-BF
[34]
Zn(NO3)2 *6H2O -
Nitrato de zinc
hexahidratado
Ruta chalepensis
(Hojas)
74, 91 y 92
Azul de
metileno, Índigo
carmín y Verde
malaquita
[35]
Zn(NO3)2 *6H2O -
Nitrato de zinc
hexahidratado
Amomum
longiligulare (fruto)
66 y 38
Azul de metileno
y Verde
malaquita
[36]
Zn(NO3)2 – Nitrato de
zinc
Rubus coreanus
(fruto)
90
Verde malaquita
Fuente: elaboración propia.
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En la Tabla 2 (filas 1 - 8) se muestran algunos
resultados sobre el crecimiento de películas
delgadas de ZnO por medio de rutas de síntesis
verde, mientras que en la misma tabla filas 9 –
10, se muestra dos trabajos sobre el crecimiento
de películas delgadas de ZnO por el método
recubrimiento por rotación sol – gel.
En la mayoría de los trabajos sobre el crecimiento
de películas delgadas de ZnO por medio de rutas
de síntesis verde, no se llegó a medir o registrar
una aplicación, aunque si se mencionan muchas
posibles aplicaciones, entre las que destacan,
superficies antimicrobianas, superficies auto –
limpiantes, transistores, y por supuesto
fotocatálisis. El empleo de extractos vegetales es
reportado con un agente reductor, quelante
estabilizador, tal como lo haría la etanolamina o
monoetanolamina en los procesos de depósito vía
sol – gel [13], [37], [38]. Se encontró también que
la fuente de iones metálicos no es muy diferente
a las que se emplea en la síntesis de
nanopartículas.
Tabla 2. Crecimiento de películas delgadas de ZnO por medio de rutas de síntesis verde.
Referencia
Fuente de zinc
Sustrato
biológico
Fotocatálisis
Tiempo
%
degradación
Colorante
[39]
Nitrato de zinc
Citrus
aurantifolia
[40]
Acetato de zinc
dihidratado
Mimosa pudica
[41]
Acetato de zinc
dihidratado
Chromalena
odorata
[42]
Nitrato de zinc
Citrus reticulata
[43]
Nitrato de zinc
Corn husk
[44]
Nitrato de zinc
Allium sativum
120
69
Azul de
metileno
[45]
Acetato de zinc
dihidratado
Viburnum opulus
[46]
Nitrato de zinc
Punica granatum
[11]
Acetato de zinc
n/a
240
50
Rodamina B
[47]
Acetato de zinc
dihidratado
n/a
240
93
Rodamina B
Fuente: elaboración propia.
3. Resultados y discusión
En la (tabla 3), se muestran los resultados
obtenidos de buscar las palabras clave antes
mencionadas en la sección “métodos”. De
acuerdo con las bases de datos consultadas,
existen los trabajos en cuanto al depósito de
películas delgadas de ZnO, asistido por
metodologías verdes, es aún muy inferior
comparado con la síntesis – verde de
nanopartículas de óxido de zinc (figura 5), debido
a que el depósito de películas delgadas representa
una disminución en el área superficial, representa
un proceso más largo, lo que podría significar
también una mayor área de oportunidad.
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Tabla 3. Criterios de búsqueda y bases de datos.
Palabras clave
Resultados en bases de
datos
Web of
science
Scopus
Scielo
Síntesis – verde
Y
películas –
delgadas Y ZnO
74
84
1
Síntesis – verde
Y
nanopartículas Y
ZnO
1180
1201
4
Figura 5. Porcentaje de publicaciones de acuerdo con el
tipo de material nanoestructurado. Fuente: elaboración
propia.
La síntesis – verde de nanopartículas no solo
presenta una mayor cantidad de resultados, sino
que además presenta un mayor crecimiento
mientras que el depósito de películas en los
primeros y últimos 5 años del rango seleccionado
fue del 37% y 63% respectivamente (figura 6)
contra un 19% y 81% para los primeros y últimos
5 años respectivamente en la síntesis verde de
nanopartículas de ZnO (Figura 7). Lo que
significa que hay un interés mayor y con más
crecimiento en la síntesis – verde de
nanopartículas atribuible a que estas poseen
mayor área superficial, sus características
morfológicas manipulables, lo que se refleja en
una mayor eficiencia fotocatalítica.
Figura 6. Publicaciones sobre nanopartículas de ZnO
Figura 7. Publicaciones sobre películas delgadas de ZnO
en bases de datos. Fuente: elaboración propia.
Además nos dimos la tarea de realizar una
búsqueda de los fotocatalizadores más utilizados
en los últimos 5 años partiendo del 2016 a la
actualidad para compararlos con el
fotocatalizador de ZnO sin importar morfologías
o métodos de obtención, los resultados de la
búsqueda demuestran que el material
fotocatalizador más utilizado es el TiO2 con el
66% de todas las publicaciones (figura 8), sin
embargo, el ZnO ha demostrado ser de mucho
6.25%
93.75%
Películas delgadas Nanopartículas
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interés para los investigadores pues, aunque solo
representa el 17% del total de publicaciones
mostradas, ha tenido un crecimiento importante
de 2.06 veces en el año 2020 con desde el año
2016 contra un crecimiento de 1.32 veces en el
2020 desde al año 2016 para el TiO2. El resto de
los fotocatalizadores representan solo 17% de
todas las publicaciones encontradas.
Figura 8. Semiconductores y fotocatalizadores más
estudiados en un periodo de tiempo de 5 años comprendido
entre el año 2016 y 2020. Fuente: elaboración propia.
4. Conclusiones
Se comparó el número de publicaciones o
trabajos sobre películas delgadas de ZnO contra
nanopartículas de ZnO, lo cual se observó una
gran diferencia de desarrollo siendo la de mayor
atención las nanopartículas, podríamos atribuir
esto a que primero se empezó a trabajar con
nanopartículas que con películas delgadas, y que
las propiedades que presentan las nanopartículas
son mejores que las de películas delgadas,
además la nanotecnología aunado de la química
verde es una ciencia relativamente nueva aun en
desarrollo lo cual aún hace limitados los trabajos
en este ámbito.
Al no existir suficiente evidencia sobre
experimentos fotocatalíticos sobre películas
delgadas de ZnO crecidas por una ruta de síntesis
verde y poderlas comparar con la síntesis verde
de nanopartículas de ZnO decidimos agregar al
menos dos trabajos (tabla 2, filas 9 y 10) y los
resultados son algo que se esperaba, el
rendimiento fotocatalítico de las nanopartículas
es mayor que el de las películas delgadas debido
en mayor medida al aumento del área superficial
que ofrece una partícula dispersa en el medio a
tratar que una partícula adherida a un sustrato.
Gracias a las características mencionadas con
anterioridad sobre el ZnO sintetizado a partir de
extractos de plantas y el enfoque que se le ha
dado en las diferentes áreas de investigación con
respecto al estudio de los métodos de síntesis,
parámetros, mecanismos de crecimiento,
propiedades y aplicaciones, es evidente que
podemos seguir desarrollando dicho material
semiconductor de manera que en el futuro
cercano el ZnO será totalmente viable de muchas
más aplicaciones tanto para películas delgadas
como para nanopartículas de ZnO.
5. Agradecimiento de autoria
Manuel de Jesús Rodríguez Ortíz: Escritura -
Borrador original, Investigación, Metodología,
Análisis; Ricardo Hoffmann Valencia: Escritura
- Borrador original, Investigación, Metodología,
Análisis; Guillermo Amaya Parra:
Conceptualización, Supervisión, Administración
de proyecto, Escritura: revisión y edición; Priscy
Alfredo Luque Morales: Supervisión,
Administración de proyecto, Escritura: revisión y
edición.
310 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 4 (4): 299-313
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Derechos de Autor (c) 2021 Manuel de Jesús Rodríguez Ortíz, Ricardo Hoffmann Valencia, Guillermo
Amaya Parra, Priscy Alfredo Luque Morales
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