Propiedades de los nanotubos de SnO2 y ZnO como potenciales sensores de gases - Fábrega Miranda, Ivonne Aneth; Ábrego Castillo, Ildeman (Panamá : Universidad Tecnológica de Panamá, 2024)
Se prepararon muestras en nanotubos de óxido de estaño (SnO2) y óxido de zinc (ZnO) sobre películas nanoporosas de óxido de aluminio (OAA) como plantilla. Las plantillas de OAA se fabricaron por la técnica de anodizado en dos pasos, en una solución de ácido oxálico como electrolito a 0°C, utilizando una diferencia potencial de 40 V. En el primer anodizado los sustratos fueron procesados durante una hora en el electrolito de ácido oxálico, y para el segundo anodizado el tiempo fue de 2 horas. Los nanotubos fueron obtenidos mediante la técnica de electrodeposición en una solución de Sulfato de Estaño (SnSO4) y Sulfato de Zinc (ZnSO4), suministrando un voltaje AC de ~20V durante 20 minutos y 35 minutos, para obtener los nanotubos de Sn y Zn, respectivamente. Posteriormente, se remueve la plantilla de OAA y las muestras son tratadas térmicamente durante 5 horas a 500 °C para oxidar los nanotubos metálicos y así obtener nanotubos de SnO2 y ZnO. La morfología de los nanotubos se estudió utilizando Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), revelando la formación de nanotubos bien definidos y ordenados en dominios, con diámetros de aproximadamente 69,7 nm y 70,8 nm para nanotubos de SnO2 y ZnO, respectivamente. También se utilizó la técnica de EDS (Espectroscopía de dispersión de energía o Rayos X dispersados) para conocer la composición química de las muestras, la cual muestra la presencia de Sn y Zn en las muestras. Las propiedades ópticas fueron extraídas usando Espectroscopía Ultravioleta Visible (UV/Visible) y Espectroscopía Infrarroja (FTIR). En la Espectroscopía UV-Visible, se reportaron valores de reflectancia mayores para los nanotubos de ZnO con respecto a los nanotubos de SnO2, en el rango de 190 nm a 1100 nm. En los espectros infrarrojos, se muestra la presencia de óxido de estaño en las bandas de 790 cm-1 y 689 cm-1, en cuanto que las bandas de 599 cm-1 y 570 cm-1 para el óxido de zinc. Las muestran también fueron caracterizadas eléctricamente mediante las técnicas de Espectroscopía de Impedancia, Efecto Hall, Medición de cuatro puntas mediante el método de Van der Paw usando el SMU. En el efecto Hall se evidencia que la concentración de portadores del ZnO es mayor que en el SnO2. En las pruebas sensoras, los nanotubos de SnO2 presentan mejor respuesta sensora que los nanotubos de ZnO para el vapor de agua y el gas de amoniaco. Siendo este último, un gas relacionado con alimentos en estado de descomposición.
The properties of tin oxide (SnO2) and zinc oxide (ZnO) nanostructures have been studied as potential gas sensors. Samples were prepared with tin oxide (SnO2) and zinc oxide (ZnO) nanotubes using a template of nanoporous aluminum oxide (OAAA). The OAA stencils were manufactured by the two-step anodizing technique, in a solution of oxalic acid as an electrolyte at 0°C, using a potential difference of 40 V. In the firstanodizing the substrates were processed for one hour in the oxalic acid electrolyte, and for the second anodizing the time was 2 hours. The nanotubes were obtained by electrowinning in a solution of Tin Sulfate (SnSO4) and Zinc Sulfate (ZnSO4), supplying an AC voltage of ~20V for 20 minutes and 35 minutes, to obtain the SnO2 and ZnO nanotubes, respectively. Subsequently, the OAA template is removed, and the samples are heat-treated for 5 hours at 500 °C to oxidize the metal nanotubes to obtain SnO2 and ZnO nanotubes. The surface morphology of the nanotubes was studied using Scanning Electron Microscopy (SEM) revealing the formation of well-defined nanotubes arranged in domains, with diameters of approximately 69.7 nm and 70.8 nm for SnO2 and ZnO nanotubes, respectively. The EDS technique (Energy Dispersive Spectroscopy or Scatteered X-rays) was also used to know the chemical composition of the samples, which shows the presence of Sn and Zn in the samples. The optical properties were extracted using Ultraviolet Visible Spectroscopy (UV/Visible) and Infrared Spectroscopy (FTIR). In UV-Visible Spectroscopy, higher reflectance values were reported for ZnO nanotubes with respect to SnO2 nanotubes, in the range of 190 nm to 1100 nm. In the infrared spectra, the presence of tin oxide is shown in the bands of 790 cm-1 and 689 cm-1, while the bands of 599 cm-1 and 570 cm-1 for zinc oxide. The samples were also electrically characterized using Impedance Spectroscopy, Hall Effect, and four-point measurement techniques using the Van der Paw method using the SMU. The Hall effect shows that the carrier concentration of ZnO is higher than of SnO2. In sensor tests, SnO2 nanotubes presenta better sensor response than ZnO nanotubes for water vapor and ammonia gas. The latter being a gas related to food in a state of decomposition.
Capítulo I. Introducción. -- Capítulo. Marco teórico. -- Capítulo III. Materiales y métodos. -- Conclusiones. -- Recomendaciones. -- Bibliografías.
Tesis (
Incluye bibliografía, hojas 102-117.
MCIFI
Ivonne Aneth Fábrega Miranda.
Keywords: Nanotubos; Oxidación anódica de metales; Galvanoplastía; Ciencia y tecnología; Tesis y disertaciones académicas; Maestría en Ciencias Físicas