Studies on betanin natural dye incorporated ZnO composites at nano and micro scale for photonic device applications

Green energy and Green technology are the most of the quoted terms in the context of modern science and technology. Technology which is close to nature is the necessity of the modern world which is haunted by global warming and climatic alterations. Proper utilization of solar energy is one of the goals of Green Energy Movement. The present thesis deals with the work carried out in the eld of nanotechnology and its possible use in various applications (employing natural dyes) like solar cells. Unlike arti cial dyes, the natural dyes are available, easy to prepare, low in cost, non-toxic, environmentally friendly and fully biodegradable. Looking to the 21st century, the nano/micro sciences will be a chief contributor to scienti c and technological developments. As nanotechnology progresses and complex nanosystems are fabricated, a growing impetus is being given to the development of multi-functional and size-dependent materials. The control of the morphology, from the nano to the micrometer scales, associated with the incorporation of several functionalities can yield entirely new smart hybrid materials. They are special class of materials which provide a new method for the improvement of the environmental stability of the material with interesting optical properties and opening a land of opportunities for applications in the eld of photonics. Zinc oxide (ZnO) is one such multipurpose material that has been explored for applications in sensing, environmental monitoring, and bio-medical systems and communications technology. Understanding the growth mechanism and tailoring their morphology is essential for the use of ZnO crystals as nano/micro electromechanical systems and also as building blocks of other nanosystems.

Enhancing the total phenolic content and antioxidants of lemon pomace aqueous extracts by applying UV-C irradiation on the dried powder

Several studies have shown that UV-C irradiation promotes the bioactive compounds and antioxidants of fresh fruits and vegetables. The aim of this study was to apply UV irradiation in lemon pomace dried powder for enhancing its phenolic content and antioxidant properties, thus more bioactive compounds should be available for extraction and utilization. Lemon pomace dried powder was placed above the UV lamp and treated with dosages of 4, 19, 80 and 185 kJ m-2, while untreated powder was used as a control. UV-C irradiation significantly affected the total phenolic content, total flavonoid content, proanthocyanidins and antioxidant capacity measured by CUPRAC and FRAP of the lemon pomace dried powder, while it did not affect the vitamin C content. UV-C irradiation of 19 kJ m-2 resulted in 19% higher total phenolic content than the control, while UV-C irradiation of 180 kJ m-2 resulted in 28% higher total flavonoid content than the control. The antioxidant capacity was reduced when UV-C irradiation more than 4 kJ m-2 was applied. The results of this study indicate that UV-C treatment has the potential to increase the extraction of bioactive compounds of lemon dried pomace at relatively high dosages.

Purificación de aire mediante oxidación fotocatalítica de gases contaminantes NOₓ: estudio de los fotocatalizadores TiO₂ y ZnO

Los óxidos de nitrógeno (NOx) son gases contaminantes que afectan al medio ambiente al ser responsables de la formación de smog fotoquímico, lluvia ácida, ozono troposférico, reducción de la capa de ozono, además de participar en el efecto invernadero en la forma de N2O. Adicionalmente, la exposición a estos gases provoca daños a la salud de los seres humanos. Una propuesta tecnológica para abordar esta problemática ambiental es su eliminación mediante un proceso fotooxidativo, lo cual requiere del empleo de óxidos semiconductores con alta actividad fotocatalítica. En el presente trabajo de investigación se valoró el alcance de la tecnología de fotocatálisis heterogénea para la purificación de aire por eliminación de gases tipo NOx. Para este propósito, en una primera parte del trabajo se construyó un reactor fotocatalítico de acuerdo a la norma internacional ISO 22197-1 con el fin de realizar las pruebas fotocatalíticas en condiciones estándar a las establecidas por la regulación internacional y dar así consistencia a los resultados obtenidos. La segunda parte del trabajo consistió en la síntesis y caracterización de los óxidos semiconductores TiO2 y ZnO por el método sol-gel para lo cual en cada caso se aplicó un diseño de experimentos con el fin de encontrar las condiciones experimentales que permitieran la obtención del mejor fotocatalizador de cada sistema en base a sus propiedades fisicoquímicas. La actividad fotocatalítica de las muestras de TiO2 y ZnO se determinó en la reacción de fotooxidación de óxido nítrico (NO) en aire bajo radiación UV. Los mejores fotocatalizadores fueron seleccionados para pruebas de desempeño variando las condiciones experimentales de la reacción fotocatalítica como el caudal volumétrico que entró al reactor, la irradiancia y la cantidad de humedad presente en el medio de reacción, evaluando además el efecto de diversas variables experimentales de la reacción fotocatalítica en sus respectivos valores. Asimismo, el seguimiento de los productos de reacción confirmó la presencia iones nitrato (NO3-) como producto mayoritario de la fotooxidación de NO, lo que dota al proceso de eliminación de NO de un carácter sustentable. En una tercera parte del trabajo se probó la actividad fotocatalítica del fotocatalizador TiO2 cuando fue incorporado en un prototipo de material de construcción. El desempeño fue probado bajo condiciones simuladas y reales de exposición a la intemperie. Los resultados obtenidos indicaron la potencial aplicación de los materiales para el desarrollo comercial de productos fotocatalíticos. En la parte final del trabajo se presentan resultados obtenidos con óxidos semiconductores alternos a los convencionales como Bi2Mo3O12 y TiO2/WO3 cuyo principal propósito fue el de desarrollar fotocatalizadores cuya activación fuera mediante absorción en la porción visible del espectro solar.