In this work, the fabrication of the SnO2/ZnO/TiO2 (SZT) thin-film heterostructure using the sol-gel/spin-coating technique is presented. The obtained samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FEG-SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), atomic force microscopy (AFM), UV-Vis spectroscopy, FTIR spectroscopy, and nanoindentation. The photocatalytic activity was determined through the degradation of methylene blue (MB) dye, and the biocidal effect was evaluated using microbiological cultures of Escherichia coli and Staphylococcus aureus, which correspond to Gram-negative and Gram-positive bacteria, respectively. The analysis showed an increase in both photocatalytic and biocidal activity when the different study systems were combined, compared to the individual components. The thin-film heterostructure exhibits a homogeneous surface, free of defects, cracks, or delamination, composed of uniformly distributed nanometric grains and fibers. The thickness of the nanostructure is uniform and submicrometric, around 300 nm (< 100 nm per layer), with high optical transmission values (>83%) and an average bandgap (Eg) of 3.2 eV, estimated from its absorption spectra. Mechanical analysis reveals excellent mechanical properties in the structure, as well as adhesion between layers. The average degradation percentage of MB achieved for the SZT film was 78.3% over a period of 5 hours under UV light. The initial concentration decreases by more than half in the first 3 hours of exposure, with approximately 37.9% degraded in the first hour of irradiation. A rate constant k of 0.32 h-1 was obtained for the thin-film heterostructure and a half-life of 2.2 hours.
En este trabajo se presenta la elaboración de la heteroestructura en película delgada SnO2/ZnO/TiO2 (SZT) mediante la técnica de sol-gel/spin-coating. Las muestras obtenidas fueron caracterizadas a través de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FEG-SEM), espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (EDX), microscopía de fuerza atómica (AFM), espectroscopía UV-Vis, espectroscopía FTIR y nanoindentación. La actividad fotocatalítica se determinó mediante la degradación del colorante azul de metileno (MB) y el efecto biocida se evaluó empleando cultivos microbiológicos de Escherichia coli y Staphylococcus aureus; que corresponden a bacterias Gram-negativas y Gram-positivas, respectivamente. El análisis mostró un incremento en la actividad fotocatalítica y biocida al poner en contacto los diferentes sistemas de estudio, en comparación con los componentes individuales. La heteroestructura en película delgada exhibe una superficie homogénea, sin defectos, grietas o delaminación, compuesta por granos y fibras nanométricos distribuidos de manera uniforme. El espesor de la nanoestructura es uniforme y submicrométrico, alrededor de 300 nm (< 100 nm por capa), con altos valores de transmisión óptica (>83%) y una brecha de banda (Eg) promedio de 3.2 eV, estimada a partir de sus espectros de absorción. El análisis mecánico revela excelentes propiedades mecánicas en la estructura, así como una adhesión entre las capas. El porcentaje promedio de degradación de MB alcanzado para la película SZT fue del 78.3% en un período de 5 horas bajo luz UV. La concentración inicial disminuye más de la mitad en las primeras 3 horas de exposición, con aproximadamente un 37.9% degradado en la primera hora de irradiación. Se obtuvo una constante de velocidad k de 0.32 h-1 para la heteroestructura de película delgada y una vida media de 2.2 horas.
