Caracterización del óxido de titanio obtenido mediante tratamiento térmico y anodizado electroquímico

Resumen

El óxido de titanio (TiO2) es un semiconductor tipo n de gran interés por sus propiedades fotocatalíticas y fotoconductoras, asociado entre otros a las características morfológicas y estructurales de las fases que lo constituye. Este se caracteriza por presentar dos polimorfos principales: la anatasa, fase metaestable, que puede sufrir una transición de fase irreversible, y el rutilo, fase termodinámicamente estable. Por lo tanto, es de gran interés conocer la morfología y crecimiento de este óxido, considerando la presencia de estas fases cuando se someten a tratamientos físicos y químicos. En el presente trabajo se sintetizaron películas planas de TiO2 sobre un substrato de titanio–cp inducidas con la aplicación de tratamientos térmicos (TT) a diferentes temperaturas y tiempos, y mediante anodizado electroquímico con posterior tratamiento térmico (ATT). Las muestras fueron caracterizadas a través de microscopia óptica (MO) y microscopia electrónica de barrido (MEB) con espectroscopia de rayos X por dispersión de la energía (EDS), para determinar los cambios microestructurales y morfológicos de la capa formada, considerando principalmente la difusión del oxígeno a través de esta. Además, se evaluó el comportamiento fotoelectroquímico de la película de TiO2 obtenida, mediante métodos electroquímicos. La capa de TiO2 en muestras TT presentó una morfología granular, uniforme, densa, creciendo por un proceso difusional directamente proporcional a las condiciones de tratamiento térmico. A 800 °C la capa presentó fragilidad y un desprendimiento parcial, producto de la dilatación térmica y la relación de volumen para el rutilo. La capa de óxido formada por anodizado electroquímico se presentó densa y uniforme, replicando la microestructura de la muestra y variando su espesor con el tratamiento térmico aplicado. La proporción de anatasa/rutilo alcanzada en muestras TT a 600 °C por 8 h, presentó el mayor flujo de fotocorriente, favorecido por la menor tasa de recombinación del par electrón-hueco. En las muestras TT la temperatura presentó la mayor incidencia en la tasa de crecimiento de la capa de TiO2 por difusión, mientras que en las muestras anodizadas correspondió al potencial aplicado en la síntesis en la capa primaria.