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3.3 Dopaje con tierras raras. está bien incorporado a la red cristalina. El dopaje
de La en ZnO aumenta la ef ciencia de la actividad
Los elementos de tierras raras (ETR) contienen fotocatalítica para la degradación de azul de
diecisiete elementos, quince elementos lantánidos, metileno, rodamina B y ácido pícrico.
escandio (Sc) e itrio (Y), que muestran un
comportamiento químico similar. Los iones Iqbal y Sohaib (2021) informaron que el dopaje de
lantánidos son notablemente estables debido al La en ZnO redujo la energía de la banda prohibida
efecto protector de sus capas electrónicas externas, a 3,06 eV y disminuyó la tasa de recombinación
5p² y 5p⁶, llenas. Las transiciones electrónicas electrón-hueco, mejorando así la actividad
dentro de los orbitales 4f de los iones lantánidos fotocatalítica bajo irradiación de luz visible. El ion
pueden resultar en transiciones ópticas que abarcan La₃₄ incorporado a la red cristalina de ZnO redujo el
todo el espectro solar. Esta disposición distintiva tamaño del cristalito, lo que resulta en un aumento
de electrones y niveles de energía separados, del área activa para la reacción fotocatalítica. Al
característicos de los iones de metales ETR, permite degradar la rodamina B, la combinación ZnO/La con
la emisión de luz ultravioleta (UV) o visible cuando una concentración de La del 2 % mostró una mayor
absorben fotones del infrarrojo cercano. Como ef ciencia de degradación; sin embargo, la ef ciencia
dopaje, los metales ETR pueden convertirse en fotocatalítica disminuyó cuando existía un exceso
impurezas en la red cristalina del semiconductor de lantano en la red cristalina de ZnO debido a su
para obtener nuevas propiedades. efecto en el aumento de la tasa de recombinación
electrón-hueco (Kanan et al., 2020).
Recientemente, los semiconductores dopados
con metales ETR se han utilizado en numerosas ZnO-Ce
aplicaciones debido a la mejora de diversas
propiedades: aumento del rango de absorción hasta El cerio (Ce) es el metal de tierras raras más
el visible (Uji et al., 2025, Kumary et al., 2025), abundante en la corteza terrestre, presentando
disminución de la energía de banda prohibida y una concentración de aproximadamente 60 ppm.
prevención de la recombinación electrónica. El A diferencia de otros iones de metales de tierras
dopaje de ZnO con metales ETR introduce niveles raras, el cerio puede existir en dos estados redox:
de energía adicionales dentro de su estructura de Ce³⁺ y Ce⁴⁺, con conf guraciones electrónicas
bandas, lo que permite el dopaje de tipo p, que actúa correspondientes a 4f¹⁵d⁰ y 4f⁰, respectivamente.
como aceptor de electrones, o el dopaje de tipo n, Debido a sus radios iónicos mayores en comparación
que funciona como donador de electrones, atrapando con el Zn²⁺ (1,03 Å para Ce³⁺ y 0,93 Å para Ce⁴⁺),
los portadores de carga y reduciendo la tasa de los iones de cerio no logran integrarse en la red
recombinación. Se han empleado diversos metales cristalina del ZnO. Además, el cerio es conocido por
ETR como dopantes para mejorar las propiedades su fuerte absorción de luz en zonas UV y visible, así
del ZnO (Baig, Siddique y Panchal, 2025). como por su capacidad para reducir la energía de la
banda prohibida en forma de óxido.
ZnO-La
Investigaciones realizadas por Bomila et al., (2018)
El lantano (La) es uno de los metales de tierras han demostrado que la síntesis de ZnO/Ce mediante
raras (TR) que se utiliza frecuentemente como un método químico húmedo permite aplicaciones
fotocatalizador. El ion La₃₁ tiene un radio iónico antibacterianas, donde la inclusión de Ce³⁺ reduce
⁺
de 1,15 Å, mayor que el radio del ion Zn² de 0,83 la banda prohibida de ZnO de 3,05 eV a 2,76 eV.
Å. El La₃₁ con un radio iónico mayor desarrollará Esta modif cación amplía la absorción de ZnO
un defecto en la red cristalina del ZnO y, por lo hacia el rango visible, además de generar nuevos
tanto, puede atrapar el electrón, lo que mejora el orbitales moleculares desocupados que contribuyen
efecto de campo y la capacidad de almacenamiento a la reducción de la banda prohibida. Este fenómeno
de oxígeno (Wong et. al., 2012, Kawanago, et al., está asociado a un aumento en la distancia atómica,
2012). lo que facilita aún más la disminución de la banda
prohibida. Por otro lado, Chattopadhyay et al. han
Kumar et al., (2021) fabricaron con éxito ZnO/La explorado el comportamiento de la luminiscencia
mediante el método de precipitación y lo aplicaron de ZnO/Ce para aplicaciones en bioimagen y
para la fotodegradación de colorantes. Demostraron biodetección.
por difracción de rayos X (DRX), observaron
picos similares a los publicados en la literatura, Al dopar ZnO con cerio, la reducción de la banda
pero observaron un ligero desplazamiento en los prohibida está relacionada con la transferencia de
picos principales, lo que indica que el ion La₃₄ carga entre la banda de conducción del ZnO y los

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