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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dc.contributor.advisorBlanco Vásquez, Sergio Ismael
dc.contributor.authorBecerra Bayona, Jhoan Sebastián
dc.contributor.authorRueda Bueno, Héctor Andrés
dc.date.accessioned2023-04-06T12:53:46Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-06T12:53:46Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractEl 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.
dc.description.abstractenglishTiO2 is a key material in the development of alternative energy sources stories such as dye-sensitized solar cells. The photochemical and photoelectrochemical properties of TiO2 are directly related to the predominant crystalline structure. In the specific case of the TiO2 nanostructures, where the nanotubes are included, the possible phase transformations have a direct effect on the morphology. For this reason it is necessary to study the transformation of the phases of TiO2 using an array of nanotubes used by means of electrochemical anodizing. In the present work an electrochemical anodizing process was carried out for 5 h, applying a potential of 25V and a temperature of 25ºC. A two electrode cell was specified, with a platinum wire as a cathode and a titanium sheet as an anode, a 0.5% Wt solution of ammonium fluoride (NH4F) and a 9: 1 vol / vol glycerol ratio was used as electrolyte / Water. The anodized samples were heat treated in two heat treatment cycles. The first was performed at 450 ° C in order to obtain the anatase structure uniformly. The second treatment was carried out at 650ºC at different times between 2 and 8h to analyze the transformation kinetics of the anatase-rutile phases. The anodized and heat treated samples were analyzed by SEM, EDS and XRD. The controlled results that are performed to the heat treatments at 650 ° C in addition to presenting the anatase-rutile transformation in the tube walls formed an oxide layer in the substrate. To corroborate the possibility of such oxidation, a mathematical model is developed, where the oxidation of the substrate and the formation of a rutile capacity are related to the diffusion of oxygen at the grain edges, obtaining a direct correspondence between the experimental results and the approach theoretical.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Metalúrgico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/13702
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Metalúrgica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectCeldas solares sensibilizadas por colorantes
dc.subjectArreglo nanotubular
dc.subjectAnodizado electroquímico
dc.subjectAnatasa
dc.subjectRutilo
dc.subject.keywordDye Sensitized Solar Cells
dc.subject.keywordNanotube Arrays
dc.subject.keywordElectrochemical Anodizing
dc.titleEfecto de los bordes de grano en la transformación anatasa-rutilo de un arreglo de nanotubos de TiO2 en foil de titanio
dc.title.englishEffect of grain bounders on the anatase-rutile transformation of nanotube arrays of TiO2 in the titanium foil
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Ingeniería Metalúrgica