Estudio electroquímico de la cinética de la formación de películas auto-organizadas de nanotubos de TiO2

M. I. BROENS; O. E. LINAREZ PÉREZ; M. LÓPEZ TEIJELO

Córdoba

Encuentro; 3ra Reunión NanoCórdoba 2014; 2014

En las últimas décadas se han estudiado diferentes estructuras auto-organizadas de TiO2 (tubos, poros, canales, esponjas) debido a su posible aplicación en celdas solares sensibilizadas con colorantes, dispositivos de acumulación de iones (baterías, dispositivos electrocrómicos), membranas, sistemas bio-médicos, antifúngicos y sistemas autolimpiantes [1-3]. Si bien la síntesis de estructuras unidimensionales de TiO2 puede ser alcanzada por distintas vías [1], el empleo de métodos electroquímicos permite obtener de manera sencilla superficies altamente ordenadas de nanotubos de TiO2 por oxidación de sustratos de titanio metálico bajo condiciones específicas [2-4]. A pesar de la diversidad de estudios realizados sobre la formación, caracterización y posterior aplicabilidad de las películas auto-organizadas de nanotubos de TiO2 por métodos electroquímicos, el mecanismo de formación no ha sido adecuadamente descrito. Se ha postulado empíricamente que la formación de las películas ocurre por una transición desde una estructura porosa a otra nanotubular, asociada a la solubilidad de una capa de óxido enriquecida en iones fluoruro provenientes del baño electrolítico [2-4]. De este modo, la morfología final de los nanotubos depende principalmente del crecimiento y solubilidad de la película de óxido quienes a su vez están determinados por el campo eléctrico, la composición del electrolito y las condiciones de anodización. En este trabajo se estudian las diferentes etapas que gobiernan la formación de las películas auto-organizadas de nanotubos de TiO2, mediante el análisis de las curvas de crecimiento corriente-tiempo empleando modelos cinéticos de formación de óxidos y nucleación de fases. Para ello, se prepararon sistemas nanotubulares o de porosidad controlada de TiO2 mediante anodización electroquímica de Ti bajo diferentes condiciones experimentales (potencial de anodización, solvente, composición de la solución electrolítica, temperatura, etc.), analizándose la influencia de dichas variables en las características morfológicas obtenidas por AFM y FE-SEM. [1] B. O?Regan, M. Grätzel, Nature 353 (1991) 737 [2] D. Kowalski, D. Kim, P. Schmuki, Nano Today 8 (2013) 235-264. [3] C. A. Grimes, G. K. Mor, TiO2 Nanotube Arrays. Synthesis, properties and applications (2009) Springer Science Publisher. [4] D. Oyarzún, R. Córdova, O. Linarez Pérez, E. Muñoz, R. Henríquez, M. López Teijelo, H. Gómez, J. Solid State Electrochem. 15 (2011) 2265-2275.