ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE FILMS DE ÓXIDOS MESOESTRUCTURADOS MEDIANTE EXPERIMENTOS IN SITU CON RADIACIÓN SINCROTRÓN

PAULA C. ANGELOMÉ; M. CECILIA FUERTES; ESTEFANÍA GONZÁLEZ SOLVEYRA; GALO J. A. A. SOLER-ILLIA

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Los films delgados de óxidos mesoporosos (aquellos cuyos tamaños de poros están en el rango 2-50 nm) presentan una serie de características únicas que los hacen valiosos para una gran variedad de aplicaciones, entre las que se destacan: sensores, catalizadores y membranas de separación. Las propiedades más relevantes de estos films son: su gran área específica, su composición modificable de manera sencilla, el tamaño controlado de los poros y la posibilidad de obtener diferentes arreglos tridimensionales de poros.1 Esta última característica resulta interesante tanto desde el punto de vista básico como aplicado. Así, conocer cuáles son las variables de síntesis y post tratamiento que definen el tipo de arreglo poroso obtenido brindan información sobre el proceso formación de estos óxidos y, a su vez, permite definir el tratamiento ideal para obtener films con diferentes accesibilidades a vapores y otros analitos. En este trabajo se realizaron una serie de experimentos in situ de difracción a bajo ángulo (línea SAXS2, LNLS, Campinas, Brasil) para seguir la evolución de la estructura tridimensional de poros en óxidos mesoporosos, desde la síntesis del film hasta su tratamiento térmico final (ver algunos ejemplos en la figura). Se puso particular énfasis en estudiar la formación y la estabilidad de la fase hexagonal bidimensional (p6mm), muy compleja de obtener en el caso de films delgados, y muy interesante por su porosidad uniforme y no accesible. Se trabajó con films de TiO2 y SiO2 preparados por spin coating a partir de soluciones, utilizando diversos agentes formadores de poros (CTAB, P123 y Brij 56). Los tratamientos post-síntesis incluyeron: envejecimiento a humedad controlada, tratamiento con vapores de amoníaco, tratamientos térmicos a bajas temperaturas (hasta 200ºC) y extracción del molde con solventes orgánicos. Los resultados obtenidos mediante 2D-SAXS fueron complementados con medidas de porosimetría elipsométrica ambiental y microscopía electrónica. A partir de estos estudios, se concluyó que las fases cúbicas y hexagonales tridimensionales son más estables frente a tratamientos térmicos que la fase p6mm. Además, se encontró que esta última fase se estabiliza más fácilmente en SiO2 que en TiO2 debido a la alta temperatura de cristalización del primero. Finalmente, a partir de estos experimentos, fue posible diseñar tratamientos post-síntesis que permiten obtener films delgados de TiO2 y SiO2 con poros ordenados según la fase p6mm estables y, por ende, útiles para ser integrados en diversos dispositivos. 1. Sánchez, C.; Boissière, C.; Grosso, D.; Laberty, C.; Nicole, L. Chemistry of Materials 2008, 20, (3), 682-737.