Films delgados mesoporosos de óxidos metálicos nanocristalinos con aplicaciones en dispositivos fotovoltaicos y catálisis

El diseño y la síntesis de films delgados mesoporosos de óxidos metálicos contemplan la exploración detenida de los procesos fisicoquímicos que dan a lugar la creación de materiales novedosos y de aplicaciones múltiples. Los óxidos metálicos mesoporosos se encuentran en un lugar privilegiado dentro de los nuevos materiales, debido a la elevada área específica que poseen (entre 100 y 1000m2/g), al tamaño intermedio de sus poros (entre 2 y 50nm) y a las vastas aplicaciones que poseen. Si sumamos a estas características la preparación en forma de films delgados, las propiedades se multiplican, sostenidas en la facilidad de utilización y re-utilización, y en la versatilidad que los sistemas así adquieren. Este trabajo se enfocó principalmente en la preparación y caracterización de films delgados mesoporosos ordenados de óxidos metálicos, en particular TiO2 y Zr1-xCexO2 (con 0≤x≤0.5), a través de un análisis exhaustivo de las variables que influyen de manera directa o indirecta en las características del material obtenido. Estas características abarcan desde la cristalinidad del óxido que conforma las paredes del material mesoporoso hasta la accesibilidad, el orden de los poros y la homogeneidad de la solución sólida en óxidos mixtos. Se optimizó el tiempo requerido para la preparación de films mesoporosos ordenados de sílice, titania y zirconia. En cuanto a la síntesis de titania y zirconia mesoporosa, se exploraron también rutas alternativas de preparación a través del uso de un agente complejante: acetilacetona. Mediante este método resultó muy sencillo obtener films homogéneos, con alto grado de orden y accesibles, lo que permitió simplificar notablemente su procesado. Como una extensión y generalización de este concepto, se construyeron estructuras multicapa (reflectores de Bragg) con características definidas y obtenidas por diseño. Se estudió también la utilización de los materiales optimizados en aplicaciones concretas. En particular, se analizó la actividad fotocatalítica de films delgados mesoporosos y nanocristalinos de TiO2 depositados sobre un sustrato conductor, y también su uso como plataforma para la creación de dispositivos fotovoltaicos híbridos de fase sólida. La incorporación de nanopartículas de oro en los films delgados mesoporosos de Zr1-xCexO2 permitió su aplicación como sistemas catalíticos en diversas reacciones modelo. El presente trabajo de tesis abre un nuevo camino hacia el diseño de materiales mesoporosos con aplicaciones reales, que evolucionan desde su potencialidad hacia la creación de dispositivos funcionales. Palabras clave: óxidos metálicos nanocristalinos, films delgados mesoporosos, celdas solares, catálisis