Development of Soft Chemical Processes: Preparation of TiO(2) Films and Powders at Low Temperature

Abstract

El processament convencional de materials d'òxid de titani (TiO2) inherentment implica un consum energètic important i ha esdevingut una limitació tecnològica per a la fabricació de dispositius emprant substrats termolàbils així com per a la preparació de materials híbrids orgànic/TiO2. Aquesta tesi doctoral tracta del desenvolupament de processos químics per a la preparació de capes i pols de TiO2 d'acord amb principis de Química Verda, posant especial èmfasi en el processament a baixa temperatura. Plantejaments simples, benignes amb el medi ambient i de baix cost són els desitjats sota aquestes directrius. A més a més, els mètodes a baixa temperatura (idealment fins a un màxim proper a 100ºC) haurien de donar lloc a materials que exhibeixin propietats similars a aquells processats a alta temperatura o tractats solvotermalment. S'ha focalitzat especial interès en la recerca d'aplicacions pràctiques dels materials produïts en camps com la conversió d'energia solar i materials actuadors.

El procesamiento convencional de materiales de óxido de titanio (TiO2) inherentemente implica un consumo energético importante y ha resultado una limitación tecnológica para la fabricación de dispositivos utilizando substratos termolábiles así como para la preparación de materiales híbridos orgánico/TiO2. Esta tesis doctoral trata el desarrollo de procesos químicos suaves para la preparación de capas y polvos de TiO2 de acuerdo con principios de Química Verde, poniendo especial énfasis en el procesamiento a baja temperatura. Planteamientos simples, benignos con el medioambiente y de bajo conste son los deseados bajo estas directrices. Además, los métodos a baja temperatura (idealmente hasta un máximo próximo a 100ºC) deberían dar lugar a materiales que exhiban propiedades similares a aquellos procesados a alta temperatura o tratados solvotermalmente. Se ha centrado especial interés en la búsqueda de aplicaciones prácticas de los materiales producidos en campos como la conversión de energía solar y materiales actuadores.

Conventional high-temperature processing of titanium dioxide (TiO2) materials inherently implies important energy consumption and has became a technological limitation for fabricating devices employing thermolabile substrates as well as preparing hybrid organic/TiO2 materials. This PhD thesis deals with the development of chemical processes for preparing TiO2 films and powders fitting Green Chemistry principles, putting special emphasis on low-temperature processing. Simple, environmentally benign and low-cost approaches are desired upon these guidelines. Moreover, low-temperature methods (ideally up to a maximum closer to 100ºC) should give rise to materials exhibiting properties similar than those processed at high temperature or solvothermally treated. Special interest has been focused on finding practical applications of the as-prepared materials in fields such as solar energy conversion and actuating materials.