On the experimental and theoretical studies of zno precursors: towards green chemistry
- Autores: Alberto Gómez Núñez
- Directores de la Tesis: Anna Maria Vilà Arbonés (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jordi Farjas Silva (presid.), María Elena Xuriguera Martín (secret.), Stella Vallejos Vargas (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Nanociencias por la Universidad de Barcelona
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
La combinación de acetato de zinc y etanolamina conforma el precursor de sol-gel más utilizado para la producción de ZnO con fines de electrónica impresa. Aunque las propiedades de tinta basadas en precursores se han reportado ampliamente, las razones por las que el material de ZnO se forma de cierta manera a partir de condiciones iniciales específicas todavía no se conocen bien. En el presente trabajo, la estructura de la mezcla se caracteriza experimentalmente y se compara con los modelos moleculares optimizados mediante simulaciones. Además, se ha demostrado tanto los procesos que llevan a su degradación a temperatura ambiente como la descripción del proceso de descomposición indica efectos de sustituyentes importantes en este precursor basado en nitrógeno, que se analizan mejor comparando varios amino-alcoholes con diferentes sustituciones de radicales. La falta de control sobre los efectos de estos amino-alcoholes en el material final hace deseable aumentar el número de interacciones Zn-O (más débiles) a expensas de eliminar los enlaces Zn-N (más intensos). En consecuencia, se han diseñado nuevos precursores sobre la base de la Química verde recurriendo para ello a ácidos carboxílicos naturales. Se describen aquí sus estructuras cristalinas y procesos de descomposición térmica, que consisten en pasos más limpios y en la producción de un ZnO más puro a temperaturas más bajas que cuando se usan amino-alcoholes para estabilizar el metal Zn (II). Al agregar solventes comunes (agua y etanol), las tintas obtenidas muestran claras mejoras para las tecnologías de impresión basadas en precursores de ZnO. Como último estudio, se procedió a la incorporación de un segundo metal en este tipo de precursores, el hierro, con el fin de estudiar la conveniencia en la disposición de dos metales que, en función de la atmosfera en la que se descomponga el precursor, generen una proporción controlada de Franklinita (conocida por sus propiedades magnéticas) con respecto a la proporción de ZnO. Un estudio futuro más detallado sobre esta Franklinita podría, incluso, detallar las condiciones en las que encontrar la proporción de Fe(II)/Fe(III), y por tanto su capacidad magnética, deseada para cada fin.
