Síntesis y caracterización de películas nanoestructuradas de TiO2

Abstract

This work presents the results of an investigation that consisted of the deposit of a metal on a substrate and the growth of thin films by means of the electrochemical anodization technique. The experimental analysis of the structural properties of the films is described. A stainless steel substrate coated with metallic titanium (Ti) was used for the synthesis of the nanostructured films. To do this, it was proposed to use the Physical Vapor Deposition (PVD) technique in its cathodic arc variant for the Ti coating because it provides important advantages such as: adequate uniformity in terms of its thickness, microstructure and its adherence on steel plates type 316 stainless steel. This coated plate is the one that was used as the anode in the anodization, that is, on which the formation or growth of TiO2 nanotubes was carried out and a stainless steel plate is used as the cathode, the synthesis was carried out in an electrolytic medium using ammonium fluoride as a control agent. The anodization process tests were carried out at constant temperature, but at different time and voltage parameters, obtaining highly ordered and vertically oriented nanostructures for all samples. In order to determine the effects of the processing parameters on the morphology, an analysis of the structural properties of the samples was carried out using low-angle X-ray diffraction and field emission scanning electron microscopy.

En este trabajo se presentan los resultados de una investigación que consistió en el depósito de un metal sobre un substrato y el crecimiento de películas delgadas empleando la técnica de anodización electroquímica. Se describe el análisis experimental de las propiedades estructurales de las películas. Se empleó un substrato de acero inoxidable recubierto de Titanio metálico (Ti) para la síntesis de las películas nano-estructuradas. Para esto se planteó utilizar la técnica de Depositación Física de Vapor (PVD) en su variante de arco catódico para el recubrimiento de Ti debido a que provee importantes ventajas como: adecuada uniformidad en cuanto a su espesor, microestructura y su adherencia sobre placas de acero inoxidable tipo 316. Esta placa recubierta es la que se utilizó como ánodo en la anodización, es decir, sobre la que se llevó a cabo la formación o el crecimiento de nanotubos de TiO2 y como cátodo se emplea una placa de acero inoxidable, la síntesis se llevó a cabo en medio electrolítico usando Fluoruro de Amonio como agente controlador. Las pruebas del proceso de anodizado se llevaron a cabo a temperatura constante, pero a diferentes parámetros de tiempo y voltaje, obteniéndose para todas las muestras nanoestructuras altamente ordenadas y con orientación vertical. Con el fin de determinar los efectos de los parámetros de procesamiento sobre la morfología se llevó a cabo un análisis de las propiedades estructurales de las muestras utilizando difracción de rayos X de bajo ángulo y Microscopia electrónica de barrido de emisión de campo.