Síntesis de nanoestructuras de CuO mediante un proceso económico y de bajo impacto ambiental usando plantillas de óxido de aluminio anódico
DOI:
https://doi.org/10.26507/paper.4619Palabras clave:
nanomateriales, Nanotecnología, anodizado, Óxido de Aluminio Anódico, AAO, Electrodeposición, SEM, XRD, Nanoestructuras, CuO, Microscopía Electrónica de Barrido, Difracción de Rayos XResumen
El estudio de nanoestructuras de óxido de cobre (CuO) ha atraído la atención en los últimos años debido a sus potenciales aplicaciones como sensores, en la producción de energía termoeléctrica y en la purificación de aguas, entre otras. Investigaciones previas han destacado diversos métodos de síntesis de estas nanoestructuras, principalmente mediante el uso de plantillas porosas, como la alúmina anódica porosa (AAO). Una revisión de los métodos tradicionales en la síntesis de estos materiales permitió identificar tres principales problemáticas en el proceso convencional: alta contaminación por el uso de ácidos fuertes (como el ácido sulfúrico y oxálico), sofisticados sistemas para mantener la temperatura cerca de 0°C y alto costo asociado al uso de la materia prima (aluminio de alta pureza como ánodo) y al cátodo de la celda electroquímica (titanio o sus aleaciones). Para reducir el impacto ambiental y los costos de la síntesis de estas nanoestructuras, se propone el uso de un ácido débil (fosfórico), la utilización de un voltaje pulsado con el fin de trabajar a temperatura ambiente y aluminio comercial en lugar de aluminio de alta pureza.
El proceso de síntesis se llevó a cabo mediante anodización en dos etapas, que incluyó un pretratamiento de las muestras de aluminio. Este pretratamiento consistió en el lavado de las muestras, un recocido a 500 °C durante 5 horas y un desengrasado posterior en una solución de etanol y acetona en un baño ultrasónico durante 15 minutos.
El primer anodizado se realizó durante 2 horas, aplicando pulsos de voltaje de 60 V y 0 V, con una duración de 1 segundo por pulso, en una solución de ácido fosfórico y agua destilada. Tras esta etapa, se llevó a cabo un decapado químico en una solución acuosa de trióxido de cromo y ácido fosfórico con agitación magnética a tiempo y temperatura controlada. El segundo anodizado se realizó bajo las mismas condiciones que el primero. Finalmente, se llevó a cabo la electrodeposición en una solución que contenía el precursor de Cu, utilizando el mismo montaje experimental del anodizado. La electrodeposición de las nanoestructuras obtenidas fue confirmada por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y difracción de rayos X (XRD).
Citas
Chen, Y.-H., Shen, Y.-M., Wang, S.-C., & Huang, J.-L. (2014). Fabrication of one dimensional ZnO nanotube and nanowire arrays with an anodic alumina oxide template via electrochemical deposition. Thin Solid Films, 572, 258–263. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2014.03.014
Chung, C.-K., Liu, T.-Y., & Chang, W.-T. (2010). Effect of oxalic acid concentration on the formation of anodic aluminum oxide using pulse anodization at room temperature. Microsystem Technologies, 16(9), 1451–1456. https://doi.org/10.1007/s00542-009-0944-9
Bunaciu, A. A., Udriştioiu, E. G., & Aboul Enein, H. Y. (2015). X ray diffraction: Instrumentation and applications. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 45(4), 289–299. https://doi.org/10.1080/10408347.2014.949616
Wang, X., & Han, G.-R. (2003). Fabrication and characterization of anodic aluminum oxide template. Microelectronic Engineering, 66(1–4), 166–170. https://doi.org/10.1016/S0167-9317(03)00042-X
Michalska Domańska, M., Stępniowski, W. J., & Salerno, M. (2018). Effect of inter electrode separation in the fabrication of nanoporous alumina by anodization. Journal of Electroanalytical Chemistry, 823, 47–53. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2018.05.038
Khan, G. G., Mukherjee, N., Mondal, A., Bandyopadhyay, N. R., & Basumallick, A. (2010). Optical and field emission characteristics of anodic aluminium oxide/ZnO hybrid nanostructure. Materials Chemistry and Physics, 122(1), 60–63. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2010.02.074
Cheng, C.-L., Lin, J.-S., & Chen, Y.-F. (2009). A simple approach for the growth of highly ordered ZnO nanotube arrays. Journal of Alloys and Compounds, 476(1–2), 903–907. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.09.132
Santos, A., & Losic, D. (Eds.). (2015). Nanoporous alumina: Fabrication, structure, properties and applications. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-20334-8
Wang, Y., & Petrova, V. (2012). Scanning electron microscopy. En G. W. Padua & Q. Wang (Eds.), Nanotechnology research methods for foods and bioproducts (pp. 103–126). John Wiley & Sons, Inc.
Hodoroaba, V.-D. (2020). Energy dispersive X ray spectroscopy (EDS). En C. M. S. Torres & M. S. Bellido (Eds.), Characterization of nanoparticles (pp. 397–417). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814182-3.00021-3
Polaki, S. R., Kamruddin, M., & Tyagi, A. K. (2011). A facile route for room temperature synthesis of alumina nanostructures. 2011 IEEE International Conference on Nanoscience, Technology and Societal Implications (NSTSI), 330–333.
Korchinski, D. J., Duereth, J., McNeil, R., Au, M., & Schmid, V. (2019). A Brief Introduction to Scanning Electron Microscopy.
Ospina Hoyos, J. E. (2024). Implementación de un proceso de anodizado pulsado de bajo costo para la obtención de nanoporos que sirven como plantilla para el crecimiento de nanohilos [Trabajo de investigación, Universidad Autónoma de Manizales].
Cómo citar
Descargas
Descargas
Publicado
Evento
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería - ACOFI
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
| Estadísticas de artículo | |
|---|---|
| Vistas de resúmenes | |
| Vistas de PDF | |
| Descargas de PDF | |
| Vistas de HTML | |
| Otras vistas | |
