Formation of smooth and rough TiO2 thin films on fiberglass by sol-gel method

Authors

  • Jorge Medina-Valtierra Instituto Tecnológico de Aguascalientes
  • Manuel Sánchez-Cárdenas Instituto Tecnológico de Aguascalientes
  • Claudio Frausto-Reyes Centro de Investigaciones en Óptica A.C., Unidad Aguascalientes
  • Sergio Calixto Centro de Investigaciones en Óptica A.C.

DOI:

https://doi.org/10.29356/jmcs.v50i1.1296

Keywords:

Sol-gel deposition, fiber-glass, TiO2, thin films

Abstract

Abstract. Substrate dipping in a composite sol-gel solution was used to prepare smooth and rough thin films of TiO2 on fiberglass. The deposition of films was done using a solution of titanium (IV) isopropoxide as sol-gel precursor and cetyltrimethyl-ammonium bromide as surfactant. The samples were characterized using Raman and Uv-vis spectroscopy, scanning and atomic force microscopy. In some cases, films only consisted of the titanium precursor gel. A TiO2 61-nm film was obtained with a short immersion of fiberglass into the sol-gel without surfactant. In other cases, the deposited film consisted of a titanium precursor gel encapsulating micelles of surfactant. In each sample, gel film is converted only to the anatase phase by calcining it at 500 °C. It was found that the TiO2 film prepared from the sol-gel with surfactant shows a granular microstructure, and is composed of about 2 μm irregular particles. Smooth TiO2 films could have useful optical and corrosion-protective properties and by other hand, roughness on TiO2 films can enhance the inherent photocatalytic activity.

Resumen. Se ha usado la inmersión de substratos en un sol-gel hecho de un composito para preparar películas delgadas de TiO2 ya sean lisas o rugosas sobre fibra de vidrio. La deposición de películas se hizo desde una solución de isopropóxido de titanio (IV) como precursor del sol-gel y bromuro de cetil-trimetil-amonio como surfactante. Las muestras fueron caracterizadas usando las técnicas de espectroscopia Raman y Uv-visible, así como la microscopia electrónica de barrido y de fuerza atómica. En casos especiales, la deposición de película consiste en un gel precursor de titanio que encapsula micelas de surfactante. La película de gel es convertida a la fase anatasa por calcinación a 500 °C, las películas lisas de TiO2 pueden tener propiedades ópticas y protectoras y la rugosidad de las películas de TiO2 puede aumentar su inherente actividad foto catalítica.

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Jorge Medina-Valtierra, Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica

Manuel Sánchez-Cárdenas, Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica

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2020-07-24

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