Síntesis y caracterización de TiO2-SiO2-Al2O3 por el método de sol-gel para una posible aplicación contra la corrosión

PROYECTO FINAL

 “Síntesis y caracterización de TiO2-SiO2-Al2O3 por el método de sol-gel para una posible aplicación contra la corrosión”

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UNIVERSIDAD DE LA CIÉNEGA DEL ESTADO DE MICHOACÁN DE OCAMPO

Métodos de síntesis

Asesor: M. en C. Luis A. Bretado Aragón

Autores:

Iván Patricio Miranda Martínez, 5to Semestre, Ing. Nanotecnología, 150140

Bernardo Silva Díaz, 5to Semestre, Ing. Nanotecnología, 150139

Daniel Mateo Toscano Carriedo, 5to Semestre, Ing. Nanotecnología, 150136

        “Ganar sin riesgo es triunfar sin gloria” Pierre Corneille.

ÍNDICE

RESUMEN……………………………………………………………………..3

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………..3-4

JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………...4-5

OBJETIVO GENERAL………………………………………………………..5

OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………………….5

MÉTODO EXPERIMENTAL…………………………………………………5-6

DISCUSIÓN/RESULTADOS…………………………………………………..6

CONCLUSIONES……………………………………………………………...6-7

REFERENCIAS………………………………………………………………..7-8

1. Resumen

En este trabajo se obtuvo un composito de SiO2-TiO2-Al2O3, con las proporciones 75/25/5 y 35/60/5 en peso, respectivamente, con el fin de estudiarlos como protectores frente a la corrosión química. Los polvos se obtuvieron vía el método sol-gel. Después fueron llevados a un proceso de secado a 90°C por 24 horas, posteriormente se metieron a una etapa de calcinado con tres rampas de calentamiento diferentes, primero hasta los 400°C por 24 horas, posteriormente a 600°C por 24 horas y por último hasta los 1000°C por un periodo de 24 horas. La caracterización de los polvos se llevó a cabo mediante las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) con el fin de observar la morfología de las películas así como su espesor, mediante el cual se observaron morfologías esféricas y una dispersión homogénea y Espectroscopía Infrarroja (IR) para determinar grupos funcionales^[a].

2. Introducción

En los últimos años, los métodos de recubrimiento de superficies metálicas con materiales cerámicos se han usado ampliamente para la protección contra la corrosión. Hay muchos métodos para preparar los recubrimientos en superficies metálicas como PVD, CVD, sol-gel y procesos de electrodeposición. El proceso de sol-gel tiene muchas ventajas entre estos métodos. El fácil control de la composición, la fabricación de películas delgadas de gran área, la homogeneidad de la película, el bajo costo y el ciclo de fabricación simple se pueden enumerar como características beneficiosas de este método (Kirtay, 2014).

Los materiales producidos por sol-gel son una alternativa para la aplicación de recubrimientos protectores, lo cual es posible por la alta adherencia de estos recubrimientos. Estas películas químicamente inertes pueden ser aplicadas sobre sustratos metálicos a temperatura ambiente o cercanas a esta. Los compuestos cerámicos sintetizados por el método de sol-gel generalmente tienen alta resistencia a la compresión, desgaste y corrosión y ataque ácido o alcalino. El proceso sol-gel posibilita la obtención de materiales cerámicos homogéneos y generalmente de tamaño nanométrico, característica que tiende a disminuir la fragilidad de un material (Ochoa et al., 2010).

El proceso sol-gel es un método de síntesis en el cual, partiendo de precursores moleculares como alcóxidos metálicos o sales inorgánicas, se obtiene un esqueleto del óxido mediante reacciones de hidrólisis y polimerización a baja temperatura, lo cual permite la síntesis de fases metaestables del óxido e incluso de sólidos mixtos organoinorgánicos. Las especiales características de los soles y geles permiten la síntesis de fibras, láminas, cadenas, geles y polímeros tridimensionales (Rojas, 2015).

Recientemente, la preparación de recubrimientos de SiO2, Al2O3, TiO2-SiO2 y TiO2-Al2O3, mediante el proceso de sol-gel para evitar la corrosión química y la oxidación de gases, ha sido ampliamente estudiada (Wang et al., 2015).  Los óxidos mixtos de titanio y silicio son materiales de especial interés debido a sus propiedades físicas, resistencia química (Galeano et al., 2013).

3. Justificación

Una de las cosas por las que se optó utilizar los óxidos de Ti, Si y Al fue por sus múltiples propiedades. Tal y como nos dice (Andrianainarivelo et al., 1996) los óxidos mixtos de titanio y silicio son materiales de especial interés debido a que tienen propiedades físicas y químicas muy importantes, donde destacan propiedades fotocatalíticas, antimicrobianas e incluso estructuras autolimpiables así como variados usos tecnológicos que los hacen idóneos para posteriores aplicaciones; si a esto le aunamos la contribución de la alúmina que da excelente resistencia a la corrosión, lo vuelve un sistema más interesante y el cual nos puede aportar mejores características. Las propiedades de este tipo de sistema de óxidos dependerán fuertemente de su composición, la homogeneidad de sus partículas (así como la morfología y tamaño de estas) y su método de preparación.

Una de las problemáticas que se presentaba es que no se contaba con los óxidos, por lo cual se decidió utilizar el método de síntesis llamado “sol-gel” ya que con este se pueden utilizar precursores como los isopropoxidos. Estos, mediante la agregación de agua se lleva a cabo la hidrólisis y como subsecuente la obtención de los óxidos.

En este trabajo se reportarán los resultados obtenidos de la síntesis, subsiguientemente se analizarán las posibles aplicaciones que nuestro sistema pueda llegar a tener.

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