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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3584| Estudio teórico-experimental de los procesos de nucleación de TiO2 sobre nanoestructuras de carbono Theoretical-experimental study of the nucleation process of TiO2 on carbon nanostructures | |
| Jonathan Efraín Rodríguez Hueso | |
| Hugo Alejandro Borbón Nuñez JONATHAN GUERRERO SANCHEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| ALD, cálculos computacionales, DFT, TiO2, Grafeno, nanohibrido ALD, computational calculations, DFT, TiO2, Graphene, nanohybrid | |
| En diversos campos de la ciencia e ingeniería de materiales la clave para el progreso científico y tecnológico es la comprensión y el control de las propiedades de la materia a escala de átomos y moléculas individuales. Sin embargo, realizar estudios y análisis a estas dimensiones es muy complicado dado que los equipos y técnicas que nos lo permiten son muy escasos y limitados en cuanto al conocimiento total de los fenómenos ocurridos dentro de ellos. Es por ello que el estudio de los procesos ocurridos dentro de los métodos y técnicas que permiten la manipulación de la materia a esta escala se han convertido en una parte fundamental del desarrollo científico en sus diversas áreas. En el presente trabajo se ha realizado un estudio teórico-experimental de los procesos y subprocesos que ocurren en las primeras etapas de crecimiento dióxido de titanio (TiO2) sobre sustratos de grafeno hidroxilados por medio del depósito por capa atómica (ALD). Por medio de cálculos teóricos, utilizando la teoría del funcional de la densidad se evaluaron las primeras etapas de interacción de tres precursores de titanio de diferente naturaleza química, con el objetivo de comprender el mecanismo de reacción involucrado en el crecimiento de TiO2, así como evaluar qué tipo de precursores presentan un crecimiento más favorable, en función de sus barreras de energía, y subproductos generados. A partir de los resultados obtenidos se demostró que el TDMAT es el precursor más favorable para crecer TiO2 sobre una superficie de carbono hidroxilada. A partir de los resultados teóricos obtenidos, se utilizó el TDMAT para evaluar las primeras etapas de crecimiento de TiO2 por ALD. Los resultados obtenidos por FTIR y XPS mostraron que los sustratos de grafeno dispersados y los sometidos a un proceso de fotoinducción presentaron mayor crecimiento de TiO2, al exponerlo a 50 ciclos ALD de TDMAT/Agua. Además, se diseñó, acopló y evaluó un sistema que permite el análisis in situ de la interacción de los precursores químicos sobre la superficie por medio de espectroscopia de infrarrojo. El sistema, compuesto por un distribuidor de gases, una cámara aislada, y un espectrómetro de FTIR. In various fields of materials science and engineering, the key to scientific and technological progress is the understanding and the control of the properties of matter at the scale of individual atoms and molecules. However, carrying out studies and analysis of these dimensions is very complicated given that the equipment and techniques that allow it is very scarce and limited in terms of the total knowledge of the phenomena that occur within them. That is because the study of the processes that occur within the methods and techniques that allow the manipulation of matter at this scale has become a fundamental part of scientific development in its lot areas. In the present work, a theoretical-experimental study of the processes and sub-processes that happen in the first stages of growth of titanium dioxide (TiO2) on hydroxylated graphene substrates employing atomic layer deposition (ALD) has been carried out. Through theoretical calculations, using the density functional theory, the first interaction stages of three titanium precursors of different chemical nature were evaluated, to understand the reaction mechanism involved in the growth of TiO2, as well as evaluating what type of precursors show a more favorable growth, depending on their energy barriers, and by-products generated. From the results obtained it was shown that TDMAT is the most favorable precursor to grow TiO2 on a hydroxylated carbon surface. From the theoretical results obtained, the TDMAT was used to evaluate the first stages of growth of TiO2 by ALD. The results obtained by FTIR and XPS showed that the dispersed graphene substrates and those subjected to a photo-induction process showed the best growth of TiO2 when exposed to 50 ALD cycles of TDMAT / Water. In addition, a system was designed, coupled, and evaluated that allows in situ analysis of the interaction of chemical precursors on the surface through infrared spectroscopy. The system was composed of a gas distributor, an isolated chamber, and an FTIR spectrometer. | |
| 2021 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Rodríguez Hueso, J.E. 2021. Estudio teórico-experimental de los procesos de nucleación de TiO2 sobre nanoestructuras de carbono. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 100 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Jonathan Efraín Rodríguez Hueso_13 julio 2021 BIB.pdf | Versión completa de la tesis | 5.52 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |