Nanorods de ZnO obtenidos a partir de semillas fabricadas por Spray Pyrolysis y Spray Gel: influencia de los parámetros de depósito en las propiedades morfológicas, estructurales, ópticas y actividad fotocatalítica

• Autor: Sánchez Rodas, Luis Alberto
• Formato: tesis doctoral
• Fecha de Publicación: 2015
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/13286
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/13286
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Nanotecnología; Fisicoquímica; Nanorods de óxido de zinc (ZnO)

En el presente trabajo de tesis doctoral se realizó un estudio detallado de los efectos de las condiciones de preparación de las capas de semillas sobre la morfología, estructura, propiedades ópticas y actividad fotocatalítica de nanorods (NRs) de ZnO, crecidos a partir de éstas, por métodos de química húmeda. Se emplearon las técnicas “Spray Pyrolysis” (SP) y “Spray-Gel” (SG) para depositar semillas de ZnO a partir de los cuales se crecieron los Nanorods. En las semillas preparadas por SP, una solución de acetato de zinc fue pirolíticamente evaporada sobre un sustrato caliente a 350 °C, conteniendo diferentes razones molares etanol/agua en el rango de 0 a 0.92. En las semillas preparadas por SG, un aerosol formado a partir de un Sol de base metanol, es rociado sobre un sustrato caliente a 130 °C. En ambos casos se utilizó como soporte sustratos de vidrio conductor trasparente SnO2:F (FTO), adicionalmente se hicieron crecer Nanorods sobre Tereftalato de polietileno (PET) para este último caso las semillas fueron depositadas usando la técnica Spray-Gel. Las semillas generadas por SP o SG fueron tratadas térmicamente en una solución de crecimiento preparada a partir de volúmenes iguales de nitrato de zinc y hidróxido de sodio, después de lo cual y previo lavado, se obtuvieron los nanorods de ZnO. Los materiales resultantes fueron caracterizados morfológicamente por microscopia electrónica de barrido (MEB), microscopia electrónica de transmisión (MET), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia UV-visible (UV-Vis) y cátodoluminiscencia (CL). La morfología y la estructura de las películas de los nanorods de ZnO dependen del proceso de generación de semillas, las semillas generadas por SP producen nanorods alineados verticalmente, donde las dimensiones de sus diámetros y su dispersión están relacionados con la relación de etanol/agua en la solución precursora. Las imágenes de microscopia electrónica de barrido y los patrones de difracción de rayos X indican que los nanorods posen una estructura cristalina tipo wurzita (wz), teniendo su eje c como la dirección preferencial de crecimiento de los nanorods. Los difractogramas también nos indican la presencia de dominios de estructura blenda de zinc embebidos dentro la estructura mayoritaria tipo wurzita con una concentración que es altamente dependiente de las condiciones de generación de la capa semilla. Esto, a su vez afecta a las propiedades ópticas de los nanorods, los cuales muestran mayor cantidad de defectos de apilamiento. Las semillas generadas por SG forman principalmente anillos, producidos durante el secado de las gotas del sol de ZnO, y producen películas de nanorods de ZnO texturizados, los nanorods son de orientación vertical en los anillos y múltiplemente orientado fuera de ellos. Finalmente se evaluó la eficiencia fotocatalítica de las distintas películas de NRs de ZnO sintetizadas sobre sustratos de vidrio conductor FTO y PET en la inactivación de la bacteria E. col en agua bajo irradiación UV.