Modificación de las propiedades fotoactivas del dióxido de Titanio (TiO2) mediante la introducción de defectos durante el depósito por pulverización catódica reactiva

Abstract

El desarrollo de esta tesis doctoral busca contribuir al conocimiento científico relacionado con la fabricación de dióxido de titanio mediante la inserción de defectos, conocido también como TiO2 autodopado. Para esto, se postularon dos aproximaciones no descritas en la literatura científica para emular los procedimientos más utilizados en la literatura científica, los que son Reducción química e Hidrogenación, pero modificando completamente el concepto de su fabricación. En vez de generar los defectos atacando el material tras su fabricación (estrategia top-down), se propone insertarlos durante el crecimiento de este (estrategia bottom-up), a través del control de la atmósfera presente durante su fabricación utilizando la técnica de pulverización catódica reactiva. La primera aproximación utilizada consistió en la fabricación de un electrodo bicapa TiO2/Ti2O3 el cual emulase la generación de una capa defectuosa en la superficie del TiO2, compuesta por el subóxido Ti2O3. La segunda aproximación que se presenta guarda relación con generar un procedimiento de hidrogenación in-situ utilizando hidrógeno como gas adicional en la atmósfera del proceso reactivo. El proceso de hidrogenación in-situ permitió comprender como la integración del hidrógeno en la matriz cristalina del TiO2 modifica tanto su estructura como su configuración electrónica, conllevando esto a la mejora de su fotoactividad. TiO2. Finalmente, de los resultados obtenidos en el análisis de fotoactividad, utilizando como prueba de control la oxidación fotoelectroquímica del agua, solo se logra tener hasta un 25% más de fotocorriente en los electrodos de TiO2 hidrogenado, lo cual no se observa en los electrodos bicapa.