Efecto de los bordes de grano en la transformación anatasa-rutilo de un arreglo de nanotubos de TiO2 en foil de titanio
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Date
2019
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
El TiO2 es un material clave en el desarrollo de fuentes de energías alternativas tales como las celdas solares sensibilizadas por colorantes. Las propiedades fotoquímicas y fotoelectroquímicas del TiO2 están relacionadas directamente con la estructura cristalina predominante. En el caso específico de las nanoestructuras de TiO2, donde se incluyen los nanotubos, las posibles transformaciones de fases tienen un efecto directo sobre la morfología. Por este motivo se hace necesario el estudio de la transformación de las fases del TiO2 utilizando un arreglo de nanotubos obtenidos por medio de anodizado electroquímico. En el presente trabajo se realizó un proceso de anodizado electroquímico durante 5 h, aplicando un potencial de 25V y una temperatura de 25ºC. Se utilizó una celda de dos electrodos, con un alambre de platino como cátodo y una lámina de titanio como ánodo, como electrolito se usó una solución de 0.5%Wt de fluoruro de amonio (NH4F) y una proporción 9:1 vol/vol glicerol/agua. Las muestras anodizadas fueron tratadas térmicamente en dos ciclos de tratamiento térmico. El primero se realizó a 450ºC con el objetivo de obtener la estructura anatasa uniformemente. El segundo tratamiento se realizó a 650ºC a diferentes tiempos entre 2 y 8h para analizar la cinética de transformación de las fases anatasa-rutilo. Las muestras anodizadas y tratadas térmicamente fueron analizadas mediante SEM, EDS y XRD. Los resultados obtenidos mostraron que al realizar los tratamientos térmicos a 650°C además de presentarse la transformación anatasa-rutilo en las paredes de los tubos se formaba una capa de óxido en el sustrato. Para corroborar la posibilidad de dicha oxidación se desarrollo un modelo matemático, donde se relaciona la oxidación del sustrato y la formación de una capa de rutilo con la difusión de oxígeno en los bordes de grano, obteniéndose una correspondencia directa entre los resultados experimentales y el planteamiento teórico.
Description
Keywords
Celdas solares sensibilizadas por colorantes, Arreglo nanotubular, Anodizado electroquímico, Anatasa, Rutilo