Estudio de las propiedades luminiscentes de nanopartículas de SnO2 dopadas con tierras raras para su aplicación como sensor de gases

Abstract

Se obtuvieron nanopartículas de SnO2 con el método de síntesis ultrasónico y se incorporaron tierras raras (Eu3+, Sm3+ y Tb3+) con la finalidad de una posible aplicación como sensor de gas. Las muestras se llevaron a un tratamiento térmico y se caracterizaron por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia Raman y fotoluminiscencia. Los resultados obtenidos por SEM mostraron que los polvos obtenidos tienen morfologías cuasi-esféricas con tamaño de partícula en el rango de 20-30 nm. En las muestras con tratamiento térmico no se observó un cambio significativo en la morfología ni en el tamaño. Los resultados de espectroscopia Raman de las muestras sin tratamiento mostraron modos fonónicos superficiales a 480 y 560 cm-1 (S1 y S2) característicos de nanopartículas de SnO2, mientras que para las muestras con tratamiento térmico además de las bandas Raman S1 y S2, se encontraron bandas intensas a 629 y 477 cm-1 asignadas a los modos fundamentales A1g y Eg típicos del SnO2 en bulto. La fotoluminiscencia de la muestra sin dopar presentó una banda de luminiscencia intensa centrada en 533 nm. Un efecto de apagamiento de esta banda de emisión ocurrió después de que las muestras se llevaron al tratamiento térmico de 700 °C. Emisiones debido a transiciones 4G5/2→6H5/2, 4G5/2→6H7/2 y 6G5/2→4H9/2 fueron encontradas para la muestra SnO2 dopada con Sm3+, las transiciones 5D0→7F0, 5D0→7F1, 5D0→7F2 para la muestra de SnO2 dopada con Eu3+ y las transiciones 5D4→7F6, 5D4→7F5, 5D4→7F4 y 5D4→7F3 para el Tb 3+. Se realizaron pruebas empleando las nanopartículas de SnO2 sin dopar como sensor de humo de cigarro de tabaco. Durante su exposición al gas, se realizaron mediciones de fotoluminiscencia cada 10 minutos. Los resultados mostraron un incremento en la intensidad de luminiscencia como resultado de la absorción de los gases emitidos por el cigarro, por lo que las nanopartículas de SnO2 aplicadas como sensor de gases una metodología viable y efectiva.