Determinación del estado de oxidación de partículas de Ag depositadas sobre sustratos de Ti/TiO2

LUCÍA B. AVALLE; FABIANA Y. OLIVA; MARÍA CECILIA GIMÉNEZ; LUIS REINAUDI

Congreso; 106º REUNIÓN DE LA ASOCIACIÓN FÍSICA ARGENTINA; 2021

Asociación Física Argentina

La modificación de películas delgadas de Ti/TiO2 por nanopartículas metálicas ha recibido considerable atención, principalmente debido a su importancia en aplicaciones de sistemas a nanoescala. En consecuencia, el conocimiento de las interacciones entre las nanopartículas metálicas y el soporte es esencial para predecir la forma y el tamaño de las estructuras depositadas, así como para evaluar el grado de transferencia de carga relacionada con la interacción metal-soporte. En el presente trabajo, se determinaron los diferentes estados de oxidación del Ti, Ag y O en muestras de óxido de titanio formado potenciodinámicamente a partir de titanio depositado sobre vidrio mediante Espectroscopía Foto-electrónica de rayos-X (X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) (LAMARX-UNC) . La formación y estabilización del óxido se realizó en soluciones de HClO4 0,010 M por Voltamperometría Cíclica (VC) entre -1,0 y 0,8 V vs. ECS; bajo estas condiciones se prepararon superficies cuyo espesor inicial del óxido de titanio es inferior a 2 nm. Posteriormente, se modificó la superficie del óxido con partículas de Ag depositadas espontánea y electroquímicamente. Los depósitos electroquímicos de partículas de Ag se realizaron en una solución de AgNO3 0,002 M a dos potenciales diferentes -0,55 V y -0,65 V vs. ECS, durante 30 s. Los espectros de XPS sin decapar para las muestras de Ti/TiO2 sin modificar muestran la señal para los picos de Ti 2p 3/2 a 558,5 eV, y Ti 2p 1/2 a 465,0 eV, correspondientes al Ti(IV) en el óxido. En los espectros de XPS sin decapado para las muestras de Ti/TiO2 /Ag se observaron dos picos característicos de los estados Ag 3d 3/2 y Ag 3d 5/2 a 374,3 eV y 368,3 eV, sugiriendo la presencia de Ag metálica en la superficie. Un estudio pormenorizado en la zona de energías del oxígeno reveló un pico asimétrico cuya deconvolución muestra componentes compatibles con la presencia de (hidr)óxido de titanio. En las superficies modificadas tanto con Ag espontánea como electrodepositada, se observó el incremento en una componente asociada energéticamente al SiO2 (sustrato de vidrio conductor). Con el propósito de estudiar la variación de la composición del sustrato a distintas profundidades, se realizaron decapados por bombardeo con iones Ar+ de las muestras a diferentes energías y tiempos de exposición. Se realizaron estudios teóricos, mediante cálculos ab-initio, de adsorción de átomos de plata sobre superficies (100) y (001) de rutilo, comparando las energías y distancias de adsorción en diferentes sitios y realizando cálculos de DOS, para analizar las propiedades electrónicas. Las tendencias observadas se compararon con los resultados experimentales.