Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados basados en óxidos de aluminio y estaño para potenciales aplicaciones como sensores de gases - Melgar Marín, Orlando Melquisided, (Universidad Tecnológica de Panamá, 2019)
En este trabajo se describe la metodología de síntesis y caracterización en muestras nanoestructuradas basados en óxido de aluminio (AL2O3) y óxido de estaño (SnO2), para potenciales aplicaciones como sensores de gases. En el proceso se utilizaron láminas de aluminio al 99.95% de pureza, en las que se aplicó un proceso de anodizado para formar las plantillas nanoporosas de AL/2O3; o alúmina. Posteriormente, las plantillas se usaron para introducir material de estaño mediante la técnica de electrodeposición. Diferentes grupos de muestras con la estructura nanoporosa de Al2O3 y la deposición de estaño fueron tratadas térmicamente a 400°C, 450°C, 500°C y 550°C; con el fin de analizar la formación y la fase de óxido de estaño sintetizado. La caracterización morfológica, estructural y eléctrica de las muestras se realizó a través de microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva (EDS), difracción de rayos X (XRD), espectroscopía infrarroja (FTIR) y pruebas sensoras. Las imágenes SEM analizadas mediante Image J presentan una distribución homogénea de poros con un nivel de porosidad (P) resultante de 18.6%. Los parámetros morfológicos obtenidos con estas imágenes indican un diámetro promedio de poro (Dp) de 24.0 nm, un valor de distanciamiento entre poro (Dc) de 53.0 nm, y un espesor de película (e) igual a 12.0 um. El valor resultante de la densidad de poros (Pp) en las muestras fue de 4.46x10 poros/cm2. A partir de la técnica de espectroscopía de energía dispersiva se determinó de manera aproximada la relación de cantidades de peso porcentual (%pp) de los elementos identificados en la muestra. Los espectros presentaron trazas de los materiales esperados (Al, O, Sn) y pequeñas cantidades, entre 0.9-3 %pp, de impurezas de azufre. Además, el análisis de los patrones de difracción de rayos X indican la formación de la estructura nanocristalina fase rutilo (SnO2), principalmente para las muestras sinterizadas a 550 °C. Mientras que las muestras sinterizadas a 400°C, 450°C y 500°C presentaron patrones de difracción de fases simultáneas de SnO2 y SnO; aunque se observó una disminución en las intensidades de los picos del Sn0O a medida que se incrementaba la temperatura, permitiendo una mayor presencia de la fase SnO2. Los espectros infrarrojos (FTIR) revelaron que las muestras presentaron valores de transmitancia promedio entre 32% y 53% para el rango de longitudes de onda comprendido entre 400-3000 cm. El rango de longitudes de onda permitió identificar en las muestras, bandas de enlace del grupo hidroxilo y del tipo Sn-O-Sn/Sn-O-H característicos en estructuras policristalinas. Los resultados de las pruebas sensoras permitieron determinar cambios significativos en la variable dependiente (Capacitancia en nF) ante la presencia del gas de vapor de agua. A partir de los datos preliminares, se determinó que las muestras sinterizadas a mayortemperatura presentan tiempos de respuestas más rápidos que las de menor temperatura de sinterización. Los resultados obtenidos demuestran que las metodologías empleadas en la síntesis de materiales de Al2O3 y SnO2, producen nanoestructuras de aceptable calidad con potenciales aplicaciones como sensores de gases.