Efecto del sustrato y del tratamiento térmico en la cristalización y la accesibilidad de films delgados mesoporosos nanocristalinos de titania

IANINA L. VIOLI, MARÍA DOLORES PÉREZ, MARÍA CECILIA FUERTES Y GALO J.A.A. SOLER ILLIA

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Los óxidos mesoporosos son materiales con arreglos ordenados de poros monodispersos, de tamaño entre 2 y 50 nm1. El procesamiento de estos materiales como films delgados es interesante dado que combina un sistema poroso (alta área superficial accesible) con un sistema tipo recubrimiento (aplicaciones diversas como mono o multicapas). Los films mesoporosos nanocristalinos (FM-NC) de TiO2 poseen especial importancia debido a las aplicaciones derivadas de su carácter semiconductor, como en celdas solares, fotocatálisis y sensores. La síntesis de estos materiales requiere un estricto control sobre la estructura y accesibilidad de los poros y la optimización del grado de cristalinidad y del tamaño de cristalita, que determinan las propiedades electrónicas y superficiales del material2. Se ha observado que tanto la naturaleza del sustrato como los tratamientos térmicos tienen un impacto en la cristalización y en las propiedades fotocatalíticas de los FM de titania3.Objetivos. Se sintetizarán FM-NC de TiO2 sobre un sustrato conductor transparente (ITO). Se analizará el efecto del sustrato y del tratamiento térmico post-síntesis del film en la cristalización y en la accesibilidad de los poros. Además, se estudiará la inserción de una capa densa de TiO2 (llamada FD-TiO2) entre el FM y el sustrato y su efecto en la cristalinidad, orden y accesibilidad de los poros.Resultados. Se sintetizaron FM-TiO2 sobre ITO por sol-gel, se trataron a diferentes temperaturas y se determinaron sus propiedades de sorción mediante Porosimetría Elipsométrica Ambiental. Se encontró un tratamiento óptimo a 550ºC para obtener simultáneamente alta cristalinidad de las paredes (determinada por GI-DRX) sin perder accesibilidad de la estructura mesoporosa (ver figura). Además, se construyeron bicapas intercalando un film de TiO2 denso entre el ITO y el FM y se determinó que la cristalización del FM no se ve afectada por los tratamientos de la capa densa. La presencia de esta capa aumenta el volumen accesible del FM tratado a 550ºC.Conclusiones. Se obtuvieron FM-NC de TiO2 sobre ITO de gran área superficial. Además, se sintetizaron y optimizaron bicapas FM-TiO2/FD-TiO2/ITO con alta cristalinidad y porosidad accesible del FM. Los films obtenidos reúnen las propiedades ideales para aplicaciones fotovoltaicas y constituyen el primer paso en el desarrollo de celdas solares híbridas.