Fabricación de recubrimientos nanotubulares de TiO2 mediante oxidación anódica en NH4- glicerol-agua

Abstract

La oxidación anódica de titanio en electrolitos conteniendo fluoruro es una técnica económica para obtener recubrimientos nanotubulares inmovilizados de TiO2 de elevada área superficial. En el presente trabajo, se sintetizaron recubrimientos amorfos de TiO2 mediante oxidación anódica, algunos de los cuales resultaron con morfología nanotubular. Se evalúa la influencia de la preparación superficial del sustrato de Ti, el voltaje y el tiempo de anodización sobre la morfología de los recubrimientos. Como sustrato se utilizó Ti grado 2 con distintas preparaciones superficiales: desengrasado en ultrasonido con metanol, isopropanol y acetona; decapado químico con HF: HNO3: H2O; desbaste con papeles de CSi hasta #500; pulido hasta diamante de 1µm. En la oxidación anódica se utilizó como electrolito NH4F 0,27M en glicerol: agua 1:1. Se hizo circular corriente continua a voltajes constantes de 10 a 60V durante 1 y 2 h. Los recubrimientos se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. Se obtuvieron nanotubos amorfos de TiO2 solamente en el rango entre 10 y 20V, evidenciándose el colapso de los mismos a mayores voltajes. El arreglo más ordenado y uniforme se obtuvo a 20 V y 1 h. El diámetro interno de los nanotubos a 10 V varía de 30 a 45 nm, y a 20 V de 65 a 85 nm. Si bien las dimensiones de los nanotubos no se vieron afectadas por la preparación superficial del sustrato ni por el tiempo de anodización, se observó que, utilizando el decapado como preparación superficial y anodizando durante 1 h, se favorece el orden, circularidad y limpieza de la parte superior abierta de los nanotubos. La síntesis de estos recubrimientos de elevada área superficial es muy promisoria para su aplicación como fotocatalizador.

The anodic oxidation of titanium in fluoride-containing electrolytes is an economic technique for obtaining TiO2 nanotubular coatings with high surface area. In the present work, amorphous TiO2 coatings were syn- thesized by anodic oxidation, and some of which resulted in nanotubular morphology. The influence of the surface preparation of the Ti substrate, the voltage and the oxidation time on the coatings morphology were evaluated. Titanium grade 2 is used as the substrate with different surface preparations: degreased in ultra- sound with methanol, isopropanol and acetone; chemical pickling with HF:HNO3: H2O; roughing with CSi papers up to # 500; polished up to 1µm diamond. In the anodic oxidation, 0.27 MNH4F electrolyte in glyce- rol: water 1:1 was used. DC was circulated at constant voltages from 10 to 60 V for 1 and 2 h. The coatings are characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Amorphous nanotubes of TiO2 were obtained only in the range between 10 and 20 V, evidencing the collapse of them at higher voltages. The most ordered and uniform arrangement was obtained at 20 V and 1 h. The internal diameter of the nano-tubes at 10 V varied from 30 to 45 nm, and at 20 V from 65 to 85 nm. Although the dimensions of the nano- tubes were not affected by the surface preparation of the substrate or by the anodization time, it was observed that using the pickling as a surface preparation and anodizing for 1 h, favored the order, circularity and clean- liness of the part open top of the nanotubes. The synthesis of these coatings with a high surface area is very promising for its application as a photocatalyst.