Evaluación de materiales fotoactivos para su aplicación en ventanas inteligentes obtenidas a partir de sistemas híbridos de síntesis (Pld-Sputtering)

El dióxido de titanio (TiO2) es un material semiconductor ampliamente utilizado, estudiado y sintetizado haciendo uso de diferentes metodologías. Mediante la modificación de este material puede ser usado en fotocatálisis, tratamiento de aguas, baterías, etc. En el presente trabajo de investigación, se muestra el procedimiento experimental y los resultados de la obtención de películas delgadas de TiO2 modificadas con metales. Se utilizó un sistema hibrido que combina ablación láser con pulverización catódica (PLD-Sputtering) para obtener películas delgadas de TiO2 modificadas, individual y simultáneamente, con Au y Ag. Para investigar el efecto de la incorporación del metal en TiO2 y su efecto en la actividad fotocatalítica, se utilizó un colorante como modelo de estudio. Las películas formadas se caracterizaron mediante las espectroscopías UV-Vis, fotoluminiscencia y Raman, así como por difracción de rayos X por haz paralelo. Los resultados mostraron que se obtuvieron películas con nanopartículas de Au y Ag, con un tamaño de cristalito promedio de 18 nm. Los resultados de las pruebas fotocatalíticas usando luz ultravioleta (UV) y aplicando un voltaje eléctrico de 4.8 V mostraron que después de 1 h, se logró una decoloración de hasta el 80% del verde malaquita. Una configuración de ablación láser por haces cruzados fue usada para preparar películas delgadas de Bi/TiO2 en dos sustratos ubicados en diferentes posiciones. Las nanoestructuras de Bi se depositaron intercalándose con las capas de TiO2, lo cual se hizo ablacionando de manera alternada los blancos de TiO2 y Bi. Con el propósito de obtener nanoestructuras de bismuto con diferente tamaño y forma se varió el número de pulsos (30, 100, 200 y 300) para formar cada capa de Bi. La microscopía electrónica de transmisión (TEM) mostró que, con un menor número de pulsos, se obtuvieron nanopartículas (NPs) casi esféricas. La espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) reveló que las capas de TiO2 no se vieron afectadas debido a la presencia de bismuto. La espectroscopía Raman mostró los modos vibracionales característicos de la fase de rutilo del TiO2. La Espectroscopía Ultravioleta-Visible revela que no se presentan cambios sustanciales en los espectros de transmitancia indicando propiedades ópticas similares de los diferentes depósitos. Finalmente, los espectros de emisión de fotoluminiscencia indican que la posición del sustrato en la cámara de depósito afecta la estructura electrónica del material.