Depósito de películas de ZnSO4 • 3Zn(OH)2 • 4H2O por el método SILAR y su estudio por DRX, SEM Y μ-RAMAN
Main Article Content
Keywords
ZnSO4 • 3Zn(OH)2 • 4H2O, ZnO, SILAR, DRX, SEM, Raman, corrosión.
Resumen
Se obtuvieron películas de ZnSO4 · 3Zn(OH)2 · 4H2O (Zinc Sulfate Hidroxide Hidrate) sobre sustratos de vidrio mediante procedimiento SILAR. Se empleó una solución precursora de ZnSO4 y MnSO4 y una segunda solución de agua a ebullición acomplejada con 1 ml de NH4OH. Se realizó tratamiento térmico en aire a 300oC por media hora. Tanto las películas de ZnSO4 · 3Zn(OH)2 · 4H2O como las de ZnO son importantes protectores contra la corrosión del zinc ya que son películas pasivas que dan mayor tiempo de duración al material, es por ello relevante estudiar su comportamiento cuando hay cambios de temperatura frente a los cuales se generan procesos corrosivos. Por esta razón las muestras obtenidas se analizaron antes y después del tratamiento térmico con el fin de estudiar cambios en su estructura y morfología, para ello se emplearon las técnicas de Difracción de Rayos X (DRX), Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopia Raman (μ-Raman).
Se encontró por DRX que antes del tratamiento térmico se presenta la fase correspondiente a ZnSO4 · 3Zn(OH)2 · 4H2O en estructura triclínica y posterior a dicho tratamiento se evidencia una fase adicional de ZnO hexagonal. El tipo de morfología identificada por SEM antes del tratamiento térmico fue una estructura tipo hojas formadas por plaquetas de tamaño micrométrico que se superponen la cual cambia con el tratamiento térmico a una combinación de estas hojas con una estructura tipo flores característica de ZnO hexagonal. Por μ-Raman se confirma la presencia de la fase hexagonal de ZnO después del tratamiento térmico y la fase triclínica de ZnSO4 · 3Zn(OH)2 · 4H2O antes y después del mismo. Uno de los objetivos de este estudio era obtener este material protector a la corrosión en forma controlada por técnicas de bajo costo y alta simplicidad como es el método SILAR. El cual al ser sometido a aumentos de temperatura sigue siendo protector a la corrosión aun cuando sufre cambios de fase ya que las nuevas fases también presentan características de protección a la corrosión.
PACS: 81.65.Rv, 81.05.-t
Descargas
Referencias
[2] V. Ligier, M. Wery, JY. Hihn, J. Faucheu, M. Tachez. Formation of the mainatmospheric zinc and products: N aZn4Cl(OH)6SO4• 6H2O, Zn4SO4(OH)6•nH2O, Zn4Cl2(OH)4SO4• 5H2O in [Cl−1][SO2−4][HCO−3][H2O2] electrolytes.Corros. Sci, ISSN 0010-938X, 41(6), 1139–1164 (1999). Referenciado en 34
[3] SC. Chung, AS. Lin, JR. Chang, HC. Shih. EXAFS study of atmosphericcorrosion products on zinc at the initial stage. Corros. Sci, ISSN 0010-938X,42(9), 1599–1610 (1999).[4] N. Sato. Ion-selective diffusion layer and passivation of metal anodes.Electrochim. Acta, ISSN 0013-4686, 41(9), 1525–1532 (1996).
[5] UR. Evans. Corrosion and Oxidation of Metals. ISBN 9780713125368. Arnold,London, 1960.
[6] XD. Gao, XM. Li, WD. Yu, L. Li, F. Peng, CY. Zhang.Microstructure analysis and formation mechanism of ZnO nanoporous film viathe ultrasonic irradiation mediated SILAR method. Journal of Crystal Growth,ISSN 0022-0248, 291(1), 175–178 (2006).
[7] VR. Shinde, CD. Lokhande, RS. Mane, SH. Han. Hydrophobic andtextured ZnO films deposited by chemical bath deposition: annealing effectApplied Surface Science, ISSN 0169-4332, 245(1), 407–413 (2005).
[8] VR. Shinde, TP. Gujar, CD. Lokhande. Studies on growth of ZnO thin films by anovel chemical method. Solar Energy Materials Solar Cells, ISSN 0927-0248,91(12), 1055–1061 (2007).
[9] C. Yan, D. Xue. Solution growth of nano- to microscopic ZnO on Zn.Applied Surface Science, ISSN 0022-0248, 310(7), 1836–1840 (2008).
[10] KS. Choi, HC. Lichtenegger, GD. Stucky, EW. McFarland. ElectrochemicalSynthesis of Nanostructured ZnO Films Utilizing Self-Assemblyof Surfactant Molecules at Solid-Liquid Interface. J. Am. Chem. Soc,ISSN 00002-7836, 124(42), 12402–12403 (2002).
[11] H. Usui. The effect of surfactants on the morphology and optical properties ofprecipitated wurtzite ZnO. Mater. Lett, ISSN 0167-577X, 63(17), 1489-1492(2009).
[12] R. Tena-Zaera, J. Elias, C. Levy-Clement, C. Bekeny, T. Voss, I. Mora-Sero,J. Bisquert. Influence of the Potassium Chloride Concentration on the PhysicalProperties of Electrodeposited ZnO Nanowire Arrays. J. Phys. Chem. C, ISSN1932-7447, 112 (42), 16318–16323 (2008).
13] R. Yi, H. Zhou, N. Zhang, G. Qiu, X. Liu. Effects of specific salts on themorphologies of ZnO microstructures. J. Alloys Compd., ISSN 0925-8388,479(1), L50–L53 (2009).
[14] L. Wang, G. Liu, L. Zou, D. Xue. Phase evolution from rod-like ZnO to plate likezinc hydroxysulfate during electrochemical deposition. Journal of Alloys andcompounds, ISSN 0925-8388, 493(2), 471-475 (2010).
[15] G. Hodes. Chemical Solution Deposition of semiconductor films. ISBN 978-0824708511. Marcel Dekker, INC. New York, 2003.
[16] JW Mellor. A Comprenhensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry.ISBN 0582462770. Longman, NY, 1953.
[17] RS. Jayasree, VPM. Pillai, VU. Nayar, I. Odnevall, G. Keresztury.Raman and infrared spectra analysis of corrosion products on zincN aZn4Cl(OH)6SO4,6H2O and Zn4Cl2(OH)64SO4 • 5H2O.Mater. Chem. Phys., ISSN 0254-0584, 99(2), 474–478 (2006).
[18] SPS. Porto, B. Tell, TC. Damen. Near-Forward Raman Scattering in Zinc Oxide.Phys. Rev. Lett., ISSN 0031-9007, 16(11), 450–452 (1966).
[19] VR. Shinde, CD. Lokhande, RS. Mane, SH. Han. Hydrophobic and textured ZnOfilms deposited by chemical bath deposition:annealing effect.Applied Surface Science, ISSN 0169-4332, 245(1), 407–413 (2005).
[20] P. Suresh Kumar, A. Dhayal Raj, D. Mangalaraj, D. Nataraj.Growth and charac-terization of ZnO nanostructured thin films by a two stepchemical method. Applied Surface Science, ISSN 0169-4332, 255(5), 2382–2387(2008).