Nanopartículas de sno2 dopado con cobalto preparado por descomposición térmica: un estudio de sus propiedades estructurales y ópticas (2021)
El SnO2 como material puro, conocido normalmente también como casiterita, es un semiconductor transparente tipo n, presenta gran estabilidad térmica y mecánica, una estructura cristalina tetragonal, perteneciente al grupo tipo rutilo, correspondiente a la clase 4/m2/m2/m, al grupo puntual D_4h y al grupo espacial p4/mnm, con una coordinación 6:3. Este semiconductor presenta una adecuada combinación de propiedades químicas, electrónicas y ópticas que lo hacen útil como material para sensores de gases, como electrodo transparente, como ánodo para baterías de litio, como transistor, catalizador, dispositivos optoelectrónicos, y celdas fotovoltaicas. Cuando se dopa con cobalto u otros metales de transición, puede ser más activo cuando se utiliza como catalizador, más sensible y selectivo como sensor de gases y más propicio para catálisis. El principal objetivo de este trabajo es estudiar las propiedades estructurales, cristalográficas, ópticas, de polvos de SnO2 dopados con Co e identificar las posibles correlaciones entre ellas. Las muestras fueron sintetizadas por el método de sol-gel modificado basado en la ruta del citrato y caracterizadas por medio de análisis termogravimétrico, difracción de rayos X y UV-Vis en modo de reflectancia difusa. Los parámetros de red aumentaron a medida que aumentaba la concentración del dopante muy probablemente a que la mayoría de los cationes Co2+ de alto espín este sustituyendo a los cationes de Sn4+ en el SnO2 tipo rutilo, mientras el tamaño del cristalito disminuyó, indicando que el dopante retrasa la velocidad de crecimiento del cristal. Utilizando medidas de espectroscopia UV-VIS con reflectancia difusa se observó que la muestra del 5% presenta Co3O4 como fase secundaria y que la introducción de estados electrónicos y superposición de orbitales d de los iones de Co2+ causan variaciones en el borde de absorción del SnO2. La brecha de banda Eg aumentó para x≤0.03, lo cual fue atribuido al efecto Burstein-Moss y luego disminuyó para x=5%, lo cual fue atribuido a la presencia de Co3+. Por último, se encontró una correlación directa entre la variación de los parámetros de red y la brecha de banda en las muestras de SnO2 sin presencia de fases secundarias a medida que aumentaba la concentración de Co.