Estudio de la influencia de la radiación gamma en coloides y películas delgadas de ZnO, y su aplicación como sensor de gas licuado de petróleo y gas natural

Abstract

En este proyecto de investigación se tuvo básicamente tres objetivos: El primer objetivo, con la técnica sol-gel se preparó dos tipos de coloides de óxido de zinc (ZnO): el coloide A, se preparó a partir de acetato de zinc dihidratado (Zn(CH3COO)2. 2H2O), hidróxido de sodio (NaOH) y alcohol propílico, y el coloide B, se preparó a partir de acetato de zinc dihidratado (Zn(CH3COO)2.2H2O), hidróxido de litio monohidratado (LiOH.H2O) y alcohol etílico. Se prepararon cinco muestras del coloide A y cinco muestras del coloide B, luego se escogió 4 muestras de cada uno de los coloides y fueron irradiadas con rayos gamma con una dosis de 30 kGy, 50 kGy, 75 kGy y 100 kGy, respectivamente. La técnica de espectroscopía UV-Vis fue usado para estudiar la absorción de los coloides sin irradiar e irradiados, y la microscopía electrónica de transmisión (MET) fue usado para estudiar el tamaño de las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) de los coloides.

El segundo objetivo, con la técnica de spray-pirólisis, se fabricaron películas delgadas de ZnO a partir de las diez muestras de coloides de ZnO sin irradiar e irradiados, sobre substratos de vidrio y alúmina. Estas películas se caracterizaron usando las técnicas de microscopía electrónica de transmisión (MET), difracción de rayos X (DRX) y microscopía de fuerza atómica (MFA). De los resultados del análisis de difracción de rayos X (DRX) de las películas de ZnO; se escogió el coloide B para fabricar todas las películas delgadas de ZnO, mientras que el coloide A no producía recubrimientos de ZnO.

El último objetivo, las películas de ZnO se usaron como sensores de gas natural (GN) y gas licuado de petróleo (GLP), la conductancia de las películas de ZnO fueron medidos con un equipo de atmósfera controlada y se inyectó GN y GLP. Se tiene que el sensor sube la sensibilidad a GN y GLP, esta sensibilidad se incrementa hasta cuatro veces cuando se irradia el coloide B con una dosis de 50 kGy. Según los difractogramas de rayos X de los recubrimientos de ZnO obtenidos a partir del coloide B, se tiene que el tamaño del cristalino disminuye cuando se irradia con rayos gamma. Debido a que la radiación logra detener el crecimiento de los cristalinos por que las especies radiolíticas producidas ((e_aq^-;H°,OH°,…) rodean las nanopartículas.