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las coordenadas de los átomos y los factores de ocupación,entre otras. Básicamente este método compara undifractograma calculado a partir de un modelo, con suequivalente experimental, mediante el método de mínimoscuadrados, buscando minimizar la diferencia 𝑆𝑦 dada por𝑆𝑦 𝑤𝑖 (𝑦𝑖 𝑦𝑐𝑖 )2𝑖En donde 𝑦𝑖 es la intensidad en el punto i deldifractograma experimental y 𝑦𝑐𝑖 es la intensidad en el puntoi del difractograma calculado, cuya expresión es la ec. (*).Para conseguir dicha minimización se escoge elprograma adecuado y se van varíando los parámetros de la ec.(*), para lograr que el difractograma calculado coincida conel experimental.ii.Microscopía electrónica de barrido (MEB)efectos elásticos como consecuencia de la interacción con loscampos eléctricos de los átomos del espécimen. Estoselectrones difieren poco de la energía del haz incidente y sondetectados por el microscopio para formar la imagen de laregión enfocada.Por otra parte, la producción de electrones secundariostiene como consecuencia directa la producción de los dostipos de rayos X antes mencionados. El espectro de RX enambos casos se mide con el espectrómetro semiconductor deenergía de dispersión de rayos X o EDS [7].II. METODOLOGÍAA. Preparación y síntesis.En la obtención y síntesis de las películas delgadas deTiO2, se ha preparado una solución al 0.2 M de la sal oxiacetilacetonato de titanio en 2-metoxietanol y enmonoetanolamina para estabilizar la solución, con unarelación 1:1 de la sal con esta última. Bajo agitación constantey temperatura ambiente se agita la solución alrededor de doshoras hasta obtener una solución trasparente y con un pH de7. Se han preparado películas delgadas de TiO 2 a un espesorequivalente a cinco inmersiones de acuerdo con elprocedimiento que se emplea en este trabajo, sobre sustratoseconómicos sodo-cálcicos. Posteriormente, una serie depelículas se modifica superficialmente con una sal de nitratode níquel a seis aguas en etanol y a baja concentración,logrando un pH de 5. Se depositan varias capas sobre lapelícula base, para crecer películas de níquel y así formar laserie TiO 2 /NiO. Se hace uso del proceso químico sol-gel y elprocedimiento de inmersión repetida.Una vez que al sol preparado se le ha dado elenvejecimiento, el mismo se usa para crecer la serie depelículas requeridas. El crecimiento de las películas sobresustratos de vidrio previamente preparados se lleva a cabopor inmersión repetida de forma automatizada y atemperatura ambiente. Después de cada inmersión delsustrato en el sol, se somete a secado por 10 min a unatemperatura de 250 C. El proceso de inmersión está ligadodirectamente al número de capas de níquel que son agregadasa las películas de TiO2. Al final del proceso se da untratamiento térmico de 400 C por una hora para estabilizarlas películas y mejorar sus propiedades. El tratamientotérmico final se realiza en un horno Thermoline modeloFurnace 6000. Se crecen series de 12 películas TiO 2 y de ahíse obtienen las modificadas superficialmente TiO2/NiO quese requieran. Se presentan las películas TiO2 con cinco capasagregadas de Ni después de la inmersión repetida, denotadopor TiO2/5Ni.B. Modelado y caracterizaciones.Las celdas cristalinas de las fases TiO2 y NiO semodelaron con el programa PowderCell 2.0 obteniendo losparámetros de modelado (grupo simétrico, parámetros de laRRFig. 2. Simulación Monte Carlo de las trayectorias recorridas de loselectrones en una muestra. Se aprecia el efecto de salida de los electronesretro-dispersados [7].Por otra parte, la técnica de microscopía electrónica debarrido (MEB), trata de un complemento a la suficiencia dela técnica de DRX en la veracidad de la composición yestructura de un sistema. El principio básico de ésta se hallaen la emisión de un haz energético de electrones (0.1-30 Kev)[7] dirigido hacia la muestra. El resultado del suceso anteriores la lectura de electrones emitidos desde la muestra, ya seanelectrones retro dispersados o electrones secundarios. Másaún, la interacción del haz de electrones con la muestra tienecomo resultado la producción de dos tipos de rayos X:característicos y continuos.En la Fig. 2 se muestra una simulación Monte Carlo delas trayectorias de los electrones del haz incidente una vezque interactúan con la muestra. A medida que los electronesse sumergen más en el espécimen pierden su energía y sonabsorbidos por el mismo. No obstante, se aprecian electronesque emergen del espécimen (trayectorias en rojo), siendoestos los electrones retro-dispersados, y producidos porRRRR

celda, coordenadas de los átomos, etc.) de la base de datosNIST/FIZ FindIt.Los patrones de DRX se registraron con haz rasante, conposición de la muestra 0.5 en un difractómetro Panalytical Xpert PRO, empleando la línea Kα del Cu (λ 0.15406 nm).Los espectros se registraron con un paso de 0.05 de paso.Posteriormente, se realizó el análisis cualitativo de fases,cargando los difractogramas experimentales en el programaJADE, realizando la sustracción de la señal de fondo,ajustando a splines cúbicos. Hecho lo anterior, se continuócon el análisis de fases a compuestos inorgánicos, haciendoesto con compuestos no más que binarios, identificando asílos picos de difracción característicos de cada fase.Partiendo de los resultados de las fases del análisisanterior, se procedió al análisis cuantitativo de fases,empleando el método de refinamiento de Rietveld dentro delprograma MAUD (Material Analysis Using Diffraction).Las micrografías de las películas TiO2/NiO se registraronen un microscopio QUANTA 3D FEG SEM con el detectorpara electrones retro dispersados (BSD) a 650 aumentos conuna intensidad del haz de 10 KeV. Se trataron las zonas decontraste con el programa Photo Shop diferenciando así laszonas más obscuras de las más claras.Se registraron los espectros EDS respectivos a lasmicrografías con el equipo adjunto al microscopio y seprocedió a hacer un análisis cuantitativo de fases empleandoel programa NIST DTSA-II.TABLA 2Parámetros de modelado para el arámetros de la celda �γ909090Coordenadaxyz00.500.500.5Sof11Fig. 3. Celda unitaria modelada de la fase anatasa del TiO2.III. RESULTADOSA. Modelado de las celdas cristalinasDe la base de datos ICSD se tomaron los parámetros paralas estructuras cristalinas, escogiendo los compuestosestequiométricos, mismos que se simularon en el programaPowderCell 2.0. Los parámetros de modelado se exhiben enlas tablas 1 y 2, y análogamente los compuestos modeladosse muestran en las figuras 1 y 2, para el TiO2 y NiOrespectivamente. Los detalles de las estructuras de loscompuestos pueden verse en las tablas internacionales decristalografía [5].TABLA 1Parámetros de modelado para el TiO2Estructura Mineral SGNSGTetragonal Anatasa141I4/amdParámetros de la celda toWycxyzTi4a000O8e000.7924Fig. 4. Modelado de la fase bunsenita del NiO.B. DRXγ90Sof11TABLA 3Cuantificación de fases% Vol86.63% Peso75.54TiO2a3.7841b3.7841c9.4037% Vol13.22% Peso24.24NiOa4.1945b4.1945c4.1945Las Figs. 5(a) y 5(b) exhiben el patrón de difracción delsistema TiO2-5NiO. La Fig. 5(a) muestra las líneas de

identificación de la fase anatasa del TiO2, mientras que en laFig. 5(b) se muestran para la fase del NiO identificado en sufase mineral como bunsenita. Análogamente, las Figs. 6(a) y6(b) muestran los indizados de Miller para el TiO2 y el NiOrespectivamente.Por otra parte, la tabla 3 muestra los resultados delanálisis cuantitativo de fases, mismo que se realizó por elmétodo de Rietveld, refinando principalmente los parámetrosde la celda a, b, c, la concentración de las fases TiO2 y NiO,la estequiometría y el factor de ocupación. Se obtienen por lotanto las concentraciones de cada fase y los parámetrosajustados de las celdas.Fig. 6(a) Índices de Miller para la fase anatasa del TiO2.Fig. 5(a) Difractograma del sistema TiO2/5NiO donde se presenta latarjeta de la fase anatasa del TiO2 con número 21-1272.Fig. 6(b) Índices de Miller para la fase bunsenita del NiO.C. MEBLa micrografía de la Fig. 7 exhibe una morfología nouniforme, donde se muestran cuarteaduras, posiblemente delsustrato. A la escala mostrada, no se muestra el crecimientode nano partículas sobre la superficie. Por otra parte, elanálisis EDS llevado a cabo en el programa NIST DTSA-IImuestra la presencia de Ti, O, Al y Ni como los principalescomponentes de las fases formadas (Fig. 8).Fig. 5(b) Difractograma del sistema TiO2/5NiO donde se presenta latarjeta de la fase bunsenita del NiO con número 47-1049.

esto es una reducción en el parámetro c, de 9.614 a 9.403, dela celda del TiO2 mostrado en las tablas 1 y 3, esto es, elparámetro obtenido a partir del modelado de la celda y elobtenido como resultado del refinamiento del difractogramaexperimental, respectivamente.V. CONCLUSIONESFig. 7. Micrografía electrónica a x650 aumentos de la muestraTiO2/5NiO.Se sintetizaron películas delgadas de sistemasTiO2/NiO con cinco capas de TiO2 y diversas capas de NiO,de las cuales se escogió el sistema con cinco capas de NiO(TiO2/5NiO) como materia de trabajo. Aunado a esto, serealizaron los modelados de las celdas de las fases TiO2 y NiOy las caracterizaciones morfológicas, estructurales ycomposicionales de los sistemas mediante las técnicas DRXy MEB, efectuando análisis cualitativos y cuantitativos defases en cada caso. El análisis composicional EDS detectó lapresencia de aluminio en los sistemas, por lo cual un análisismás detallado de los resultados, considerando al aluminiocomo un agente “intruso” en la celda del TiO2 y efectuandoel refinamiento por el método de Rietveld en el factor deocupación, permitió determinar el efecto de éste en elparámetro c de la celda. Finalmente se aprecia el cómo secomplementan ambas técnicas de caracterización, DRX yMEB, en el estudio y análisis de tecnología desemiconductores y en general, en ciencia de materiales.AGRADECIMIENTOSU. Giles Sánchez agradece al Dr. F. Cruz Gandarillay al CNMN del IPN por las asesorías con los resultados y losequipos utilizados en las caracterizaciones pertinentes.REFERENCIASFig. 8. Análisis EDS donde se aprecian la presencia de Ti, O, Ni y Alcomo principales componentes del sistema TiO2/5NiO.[1]J. Yu, X. Zhao, Q. Zhao, “Effect of surface structure on photocatalyticactivity of TiO 2 thin films prepared by sol-gel method” Thin SolidFilms 379 (2000) 7-14.Y. Keun Chae, J. Won Park, Shinsuke Mori, Masaaki Suzuki,“Photocatalytic effects of plasma-heated TiO 2-x particles under visiblelight irradiation” Korean J. Chem. Eng., 30(1), (2013) 62-63.J.M. Hermann, M.P. Hoffmann, S.T. Martin, W. Choi, D.W.Bahnemann, “Enviromental applications of semiconductorphotocatalysis” Chem. Rev. 95 (1995) 69-96.F. Cruz, et al., “Aplicación de la difracción de rayos X a materialespolicristalinos” (2005)“International Tables for Crystallography” Volume A: Space-Groupsymmetry, Springer 2005.B.D. Cullity, S.R. Stock, “Elements of X-Ray Diffraction” ThirdEdition, Pearson, 2014.J.I. Goldstein, D.E. Newbury, J. Michael, N. Ritchie, J. Scott, D. Joy,“Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis” FourthEdition, Springer, 2018.R[2]RRIV. DISCUSIÓN[3]TABLA 4Factor de ocupaciónTi0.32O1Al0.68Los resultados de los análisis EDS (Fig. 8) muestranla presencia de aluminio como una fase relativamentedominante en la película TiO2/5NiO, relacionando esta conlas zonas obscuras de la micrografía de la Fig. 7. Es por ellopor lo que en los resultados que se presentan en los análisisde DRX se consideró la presencia de aluminio en la celda dela fase del TiO2. Esto se puede ver de la tabla 4, donde elrefinamiento del factor de ocupación por el método deRietveld muestra el desplazamiento del titanio por elaluminio en la celda del TiO2. Una consecuencia directa de[4][5][6][7]R

Microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X como técnicas de caracterización de sistemas TiO 2 /NiO en película delgada. U. Giles Sánchez1, S. Tirado Guerra1 1Departamento de Física, ESFM-IPN, CDMX, México Teléfono (55) 5729-6000 Ext. 55424 Fax (55) 5729-55015 E-mail: ulises.8.g@gmail.com