Influencia de las sales precursoras de zinc sobre la morfología, tamaño de cristalito y propiedad fotoluminiscente del óxido de zinc sintetizado por ruta química

Abstract

El ZnO es uno de los semiconductores más estudiados tanto en el desarrollo de nuevas técnicas de síntesis que aporten nuevas propiedades físicas, así como en el estudio de posibles aplicaciones tecnológicas que puedan llevarse a cabo de acuerdo a las características finales logradas en cada síntesis, por lo que en la presente tesis, se estudiaron a las nanopartículas y nanoestructuras de ZnO sintetizadas por ruta química utilizando como sales precursoras Nitrato de Zinc, Acetato de Zinc y Cloruro de Zinc, y como reductores el NaOH, KOH y el Ácido Oxálico, estableciendo las mejores condiciones y variables operacionales. Las muestras finales fueron caracterizadas por Difracción de Rayos X, Microscopia Electrónica de Barrido, Microscopia Electrónica de Barrido de Emisión de Campo y Fotoluminiscencia. Los resultados mostraron nanopartículas y nanoestructuras de ZnO de morfologías esféricas, prismáticas, barras y estrellas; con tamaños de cristalito entre los 9 nm y 89.1 nm. El menor tamaño se obtuvo de la síntesis a partir de Cloruro de Zinc, NaOH y Etilenglicol, mientras que el mayor tamaño de cristalito se obtuvo empleando Acetato de Zinc y KOH. Por fotoluminiscencia se determinó que la muestra sintetizada con mayor luminiscencia fue la de morfología esférica que corresponde a la de Acetato de Zinc + Ácido oxálico, mientras que la de menor luminiscencia fueron las nanoestructuras de morfología de varillas y lápices obtenidas a partir de Nitrato de Zinc + NaOH.

ZnO is one of the most studied semiconductors in the development of new synthesis techniques that provide new physical properties and in the study of possible technological applications that can be carried out according to the final characteristics achieved in each synthesis. Therefore, in the present thesis, the ZnO nanoparticles and nanostructures synthesized by chemical route were studied using Zinc nitrate, Zinc acetate and Zinc chloride as precursor salts, and NaOH, KOH and oxalic acid as reducing agents, establishing the best conditions and operational variables. The final samples were characterized by X-ray Diffraction, Scanning Electron Microscopy, Field Emission Scanning Electron Microscopy and Photoluminescence. The results showed ZnO nanoparticles and nanostructures of spherical, prismatic morphologies, stars and stripes; with crystallite sizes between 9 nm and 89.1nm. The smallest size was obtained from the synthesis from Zinc chloride, NaOH and ethylene glycol, while the largest crystallite size was obtained using Zinc acetate and KOH. By photoluminescence, it was determined that sample synthesized with the greatest luminescence was that of spherical morphology corresponding to that of Zinc acetate + Oxalic acid, while the one with the lowest luminescence was the nanostructures of rod and pencil morphology obtained from Zinc nitrate + NaOH.