Síntesis, caracterización y propiedades ópticas no lineales de Nanopartículas de Titanato de Bario obtenidas mediante el método del Peróxido

Abstract

En el presente trabajo de investigación se sintetizaron nanopartículas de Titanato de Bario por el método del peróxido con el propósito de evaluar la influencia de la temperatura de recocido de 700, 800 y 900 grados centígrado sobre su estructura cristalina e intensidad de respuesta óptica no-lineal. Como materiales precursores fueron utilizados tricloruro de titanio al 15.5 por ciento y cloruro de bario di-hidratado. Como solventes fueron empleados agua ultrapura y peróxido de hidrógeno al 30 por ciento. El pH fue modificado a 9.98 agregando alícuotas de solución de hidróxido de amonio. Los patrones de difracción por rayos X de la muestra de polvo recocido a 900 grados centígrados, revelaron picos de difracción característicos de la fase tetragonal ferroeléctrica del Titanato de Bario, sin presencia de otras impurezas y con un tamaño promedio del cristalito de 34.2 nm; mientras que las muestras de polvo recocido a 700 y 800 grados centígrados, mostraron además otros picos correspondientes a la fase cúbica e impurezas posiblemente de polititanatos de bario. Las imágenes MEB y los espectros EDS revelaron que las nanopartículas de Titanato de Bario, de diámetro promedio de 50 nm, se encuentran en forma de aglomerados. Los espectros de intensidad de respuesta óptica no-lineal, obtenidos con láser pulsado de 1064 nm de longitud de onda y energía de pulso de 2.78 mJ, mostraron que las nanopartículas de Titanato de Bario recocidas a 900 grados centígrados tuvieron una respuesta óptica no-lineal en la longitud de onda de 532.4 nm, con una intensidad aproximadamente 3 veces mayor que las nanopartículas recocidas a 800 grados centígrados. Las nanopartículas de Titanato de Bario, recocidas a 700 grados centígrados, no mostraron respuesta óptica no-lineal significativa, debido a una escasa presencia de la fase tetragonal

Abstract In the present research work, barium titanate nanoparticles were synthesized by the peroxide method in order to evaluate the influence of the annealing temperature of 700, 800 and 900 degrees Celsius on their crystalline structure and intensity of non-linear optical response. As precursor materials, titanium trichloride-15.5 percent and dihydrated barium chloride were used. Ultrapure water and hydrogen peroxide-30 percent were used as solvents. The pH was modified to 9.98 by adding aliquots of ammonium hydroxide solution. The X-ray diffraction patterns of the powder sample annealed at 900 degrees Celsius, revealed characteristic diffraction peaks of the ferroelectric tetragonal phase of barium titanate, without the presence of other impurities and with an average crystallite size of 34.2 nm; while the samples of annealed powder at 700 and 800 degrees Celsius, also showed other peaks corresponding to the cubic phase and impurities, possibly from barium polythitanates. SEM images and EDS spectra revealed that barium titanate. nanoparticles, with an average diameter of 50 nm, are in the form of agglomerates. The non-linear optical response intensity spectra, obtained with a pulsed laser of 1064 nm wavelength and pulse energy of 2.78 mJ, showed that Barium Titanate nanoparticles annealed at 900 degrees Celsius had a non-linear optical response in the wavelength of 532.4 nm, with an intensity approximately 3 times greater than nanoparticles annealed at 800 degrees Celsius. Barium Titanate nanoparticles, annealed at 700 degrees Celsius, did not show significant non-linear optical response, due to a low presence of the tetragonal phase.