Optimización de la resistencia a la corrosión de recubrimientos de TiO2 anodizados mediante parámetros controlados de calcinación
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Aperador-Chaparro, W. A., Barba-Ortega, J., & Rincón- Joya, M. (2024). Optimización de la resistencia a la corrosión de recubrimientos de TiO2 anodizados mediante parámetros controlados de calcinación. Revista De La Academia Colombiana De Ciencias Exactas, Físicas Y Naturales, 48(188), 483–490. https://doi.org/10.18257/raccefyn.2652

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Resumen

Estudiamos aquí cómo parámetros de calcinación como la temperatura y la duración influyen en la composición de fases y la resistencia a la corrosión de los recubrimientos de dióxido de titanio (TiO2) anodizados. Se sintetizaron las fases de anatasa y rutilo del TiO2 en superficies de titanio mediante anodización a 40 V, seguida de calcinación a 350 °C y 450 °C, respectivamente. Se utilizó la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) para evaluar estas propiedades y comportamientos. Los resultados indicaron que los tiempos de calcinación más largos y las temperaturas más altas favorecieron la fase rutilo, en tanto que los tiempos más cortos resultaron en recubrimientos con una mezcla de anatasa y rutilo. La fase rutilo mostró una resistencia superior a la corrosión debido a una cristalización más completa y la reducción de defectos estructurales. El estudio subraya la importancia de optimizar los parámetros de calcinación para alcanzar las fases cristalinas deseadas y mejorar propiedades como la resistencia a la corrosión, con implicaciones prometedoras para aplicaciones en entornos corrosivos y sujetos a desgaste mecánico.

https://doi.org/10.18257/raccefyn.2652

Palabras clave

Rutilo | Anatasa | Anodización | Espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS)
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Ali, I., Suhail, M., Alothman, Z. A., Alwarthan, A. (2018). Recent advances in syntheses, properties and applications of TiO2 nanostructures. RSC Advances, 8(53), 30125-30147. https://doi.org/10.1039/c8ra06517a

Aperador, W., Ramírez, C., Caicedo, JC. (2012). The effect of Ti(CN)/TiNb(CN) coating on erosion-corrosion resistance. Ingeniería e investigación, 32(2), 6-11. https://doi.org/10.15446/ing.investig.v32n2.37522

Arzaee, N. A., Yodsin, N., Ullah, H., Sultana, S., Mohamad N. M. F., Mahmood Zuhdi, A. W., Mohd Yusoff, A. R. B., Jungsuttiwong, S., Mat Teridi, M. A. (2023). Enhanced hydrogen evolution reaction performance of anatase–rutile TiO₂ heterojunction via charge transfer from rutile to anatase. Catalysis Science & Technology, 13(24), 6937-6950. https://doi.org/10.1039/D3CY00918A

Baram, N. & Ein-Eli, Y. (2010). Electrochemical Impedance Spectroscopy of Porous TiO 2 for Photocatalytic Applications. The Journal of Physical Chemistry C, 114(21), 9781-9790. https://doi.org/10.1021/jp911687w

Bautista-Ruiz, J. H., Raba, A. M., Joya, M. R. (2018). Influence of the H2 O content and the time on the formation of nanostructures in a chemical solution of H2 O/HF/NH4 F/EG. Journal of Physics: Conference Series, 1126(1), 012042. https://doi.org/10.1088/1742-65.96/1126/1/012042

Camargo, A., Aperador C., W. A., Ríos, A., Ortiz, C., Vera, E. (2009). Caracterización mediante espectroscopía de impedancia electroquímica de películas anódicas crecidas sobre Al 2024-T3. Revista de la Sociedad Colombiana de Física, 41(2), 261-263.

Çomaklı, O., Yazıcı, M., Yetim, T., Yetim, A.F., Çelik, A. (2015). The effect of calcination temperatures on structural and electrochemical properties of TiO2 film deposited on commercial pure titanium. Surface and Coatings Technology. 285, 298-303. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.11.055

Eddy, D.R., Permana, M.D., Sakti, L.K., Sheha, G.A.N., Solihudin; Hidayat, S., Takei, T., Kumada, N., Rahayu, I. (2023). Heterophase Polymorph of TiO 2 (Anatase, Rutile, Brookite, TiO 2 (B)) for Efficient Photocatalyst: Fabrication and Activity. Nanomaterials, 13, 704. https://doi.org/10.3390/nano13040704

Gabellini, L., Calisi, N., Martinuzzi, S. M., Taurino, R., Innocenti, M., Bacci, T., Borgioli, F., Galvanetto, E., Caporali, S. (2023). Effect of Bath Composition on Titanium Anodization Using the Constant-Current Approach: A Crystallographic and Morphological Study. Coatings, 13(7), 1284. https://doi.org/10.3390/coatings13071284

Gonçalves, M., Pereira, J., Matos, J., Vasconcelos, H. (2018). Photonic Band Gap and Bactericide Performance of Amorphous Sol-Gel Titania: An Alternative to Crystalline TiO 2 . Molecules, 23(7), 1677. https://doi.org/10.3390/molecules23071677

Jiaguo Y. & Bo W. (2010). Effect of calcination temperature on morphology and photoelectrochemical properties of anodized titanium dioxide nanotube arrays. Applied Catalysis B: Environmental, 94(3-4), 295-302. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2009.12.003

Kim, M. G., Kang, J. M., Lee, J. E., Kim, K. S., Kim, K. H., Cho, M., Lee, S. G. (2021). Effects of Calcination Temperature on the Phase Composition, Photocatalytic Degradation, and Virucidal Activities of TiO 2 Nanoparticles. ACS Omega, 6(16), 10668-10678. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c01684

Kim,S. A., Hussain, S. K. K., Abbas, M. A., Bang, J. H. (2022). High-temperature solid-state rutile-to-anatase phase transformation in TiO2. Journal of Solid-State Chemistry, 315, 123510. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.123510.

Lee, V. S., Cho, A. Y., Rim, Y. S., Park, J.-Y., Choi, T. (2020). Synergistic Design of Anatase–Rutile TiO2 Nanostructured Heterophase Junctions toward Efficient Photoelectrochemical Water Oxidation. Coatings, 10(6), 557. https://doi.org/10.3390/coatings10060557

Li, B., Zhang, L., Li, Y., Li, H., Zhou, L., Liang, C., Wang, H. (2019). Corrosion resistance and biological properties of anatase and rutile coatings on titanium surface. Chemistry Letters, 48, 1355-1357. https://doi.org/10.1246/cl.190549

Li, L., Lyu, L., Gui, J., Sun, X., Qian, Y., Yang, G. (2019). Facet-dependent interfacial charge transfer in TiO₂/nitrogen-doped graphene quantum dots heterojunctions for visible-light driven photocatalysis. Catalysts, 9(4), 345. https://doi.org/10.3390/catal9040345

Lin, J., Heo, Y. U., Nattestad, A., Bachmatiuk, A., Ha, J. S., Zhang, X. (2014). 3D hierarchical rutile TiO₂ and metal-free organic sensitizer producing dye-sensitized solar cells with 8.6% conversion efficiency. Scientific Reports, 4, 5769. https://doi.org/10.1038/srep05769

Luttrell, T., Halpegamage, S., Tao, J., Kramer, A., Sutter, E., Batzill, M. (2014). Why is anatase a better photocatalyst than rutile - Model studies on epitaxial TiO2 films. Scientific Reports, 4, 4043. https://doi.org/10.1038/srep04043

Manut, A.S., Zoolfakar, M.H. Mamat, N.S., Ghani, Ab M. Zolkapli, M. (2020) Characterization of Titanium Dioxide (TiO2) Nanotubes for Resistive-type Humidity Sensor. IEEE International Conference on Semiconductor Electronics (ICSE), Kuala Lumpur, Malaysia, 2020, pp. 104-107, https://doi.org/10.1109/ICSE49846.2020.9166854

Mansfeldova, V., Mansfeldova, V., Zlamalova, M., Tarabkova, H., Janda, P., Vorokhta, M., Piliai, L., Kavan, L. (2021). Work Function of TiO 2 (Anatase, Rutile, and Brookite) Single Crystals: Effects of the Environment. The Journal of Physical Chemistry C, 125(3), 1902-1912. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c10519

Mateus, H. M., Bautista-Ruiz, J., Barba-Ortega, J., Joya, M. R. (2019). Formation of titanium oxide nanotube arrays by controlling H2O and time through anodic oxidation. Rasyan. Journal of Chemistry, 12(3), 1304-1314. https://doi.org/10.31788/RJC.2019.1235265

Monetta, T., Acquesta, A., Carangelo, A., Bellucci, F. (2017). TiO₂ nanotubes on Ti dental implant. Part 2: EIS characterization in Hank’s solution. Metals, 7(6), 220. https://doi.org/10.3390/met7060220

Parambil, N. S. K., Raphael, S. J., Joseph, P., Dasan, A. (2023). Recent advancements toward visible-light-driven titania-based nanocomposite systems for environmental applications: An overview. Applied Surface Science Advances, 18, 100487. https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2023.100487

Pasquale, L., Tavella, F., Longo, V., Favaro, M., Perathoner, S., Centi, G., Ampelli, C., Genovese, C. (2023). The Role of Substrate Surface Geometry in the PhotoElectrochemical Behavior of Supported TiO2 Nanotube Arrays: A Study Using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Molecules, 28, 3378. https://doi.org/10.3390/molecules28083378

Quitério, P., Apolinário, A., Sousa, C. T., Costa, J. D., Ventura, J., Araújo, J. P. (2015). The cyclic nature of porosity in anodic TiO2 nanotube arrays. Journal of Materials Chemistry A, 3(7), 3692-3698. https://doi.org/10.1039/c4ta04607b

Sarngan, P. P., Lakshmanan, A., Sarkar, D. (2022). Influence of Anatase-Rutile Ratio on Band Edge Position and Defect States of TiO2 Homojunction Catalyst. Chemosphere, 286 (Part 2), 131692. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131692.

Sanoja-López, K. A., Loor-Molina, N. S., Luque, R. (2024). An overview of photocatalyst ecodesign and development for green hydrogen production. Catalysis Communications, 106859. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2024.106859

Suhadolnik, L., Marinko, Ž., Ponikvar-Svet, M., Tavčar, G., Kovač, J., & Čeh, M. (2020). Influence of Anodization-Electrolyte Aging on the Photocatalytic Activity of TiO2 Nanotube Arrays. Journal of Physical Chemistry C, 124(7), 4073-4080. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b09522

Thakur, N., Thakur, N., Kumar, A., Thakur, V. K., Kalia, S., Arya, V., Kumar, A., Kumar, S., Kyzas, G. Z. (2024). A critical review on the recent trends of photocatalytic, antibacterial, antioxidant and nanohybrid applications of anatase and rutile TiO2 nanoparticles. Science of The Total Environment, 914, 169815. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169815

Yu, H., Li, S., Peng, S., Yu, Z., Chen, F., Liu, X., Guo, J., Zhu, B., Huang, W., Zhang, S. (2023). Construction of rutile/anatase TiO2 homojunction and metal-support interaction in Au/TiO2 for visible photocatalytic water splitting and degradation of methylene blue. International Journal of Hydrogen Energy, 48(3), 975-990. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.10.010

Zhou, L., Liang, C., Wang, H. (2019). Corrosion resistance and biological properties of anatase and rutile coatings on titanium surface. Chemistry Letters, 48, 1355-1357. https://doi.org/10.1246/cl.190549

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