NANOPARTÍCULAS DE TIO2 PARA APLICACIONES EN SENSORES DE GAS

Autor: RUIZ MORENO ANA M.
Año: 2003
Universidad: BARCELONA
Centro de realización: FACULTAD DE FÍSICA, UNIVERSIDAD DE BARCELONA
Centro de lectura: FÍSICA
Director: CORNET CALVERAS ALBERT
Tribunal: MORANTE I LLEONART JOAN RAMÓN , YAMAZOE NOBORU , LANTTO VILHO , CORREIG XAVIER , ESPIELL FERRAN
Resumen de la tesis

Los óxidos metálicos semiconductores (WO3, TiO2, SnO2,..) se han usado exhaustivamente como sensores de gas gracias a la propiedad de cambiar la resistividad cuando son expuestos a diferentes gases. Entre estos óxidos, el TiO2 en uno de los candidatos más prometedores para la detección de gases debido a su alta estabilidad y robustez en entornos agresivos y altas temperaturas. Este material cristaliza en tres fases: brokita, anatasa y rutilo, siendo ésa última la fase temodinámicamente estable. Para aplicaciones en sensores de gas, el óxido de titanio en fase rutilo se ha utilizado para fabricar y comercializar dispositivos que determinan la concentración de oxígeno en el aire a altas temperaturas (700ºC). Es este intervalo de temperaturas, los defectos químicos del óxido se equilibran con la presión parcial de oxígeno, lo que modula la conductividad del material. A temperaturas de trabajo más bajas (mayor de 500ºC), los efectos de superficie juegan un papel muy importante en la detección de gases, de ahí que interese preparar materiales nanocristalinos ya que éstos presentan una elevada superficie específica. Las moléculas de gas interaccionan con la superficie del material compartiendo o intercambiando portadores de carga, fenómeno qu epermite el sensar los gases. Las características de la superficie del TiO2, especialmente en las fases anatasa y rutilo, y el intervalo de temperaturas en el que puede trabajar, hacen que sea material muy interesante a estudiar para aplicaciones en sensores de gas. En esta Tesis, el principal objetivo ha sido la síntesis y caracterización de manopartículas de TiOs adecuadas para sensores de gas en las dos fases; anatasa y rutilo. Para ello se ha preparado TiO2 puro y TiO2 modificado con Nb, Cr y La como adiditivos mediante la ruta química conocida como sol-gel, y se ha sintetizado material mediante procesos hidrotérmicos. Las diferentes series de materiales se han analizado tanto estructural como eléctricamente con el fin de comprender mejor los mecanismos que conducen a la detección de gases.
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