Modificación de matrices de teos con óxido de galio para su posible aplicación en la detección de CO2

Abstract

En las últimas décadas, el monitoreo de gases ha cobrado una importancia vital debido a su impacto en la salud humana y el medio ambiente. El dióxido de carbono (CO2), en particular, es un gas de efecto invernadero que contribuye significativamente al cambio climático y, en altas concentraciones, puede afectar negativamente la salud. Por lo tanto, el desarrollo de sensores precisos, eficientes y económicos para la detección de CO2 es una prioridad en la investigación científica y tecnológica. El óxido de galio (Ga₂O₃) ha emergido como un material prometedor para aplicaciones en sensores de gas debido a sus propiedades semiconductoras, alta estabilidad térmica y capacidad para adsorber gases. Su amplia banda prohibida y la movilidad de portadores de carga hacen de Ga₂O₃ un material adecuado para la detección de gases en condiciones exigentes. Sin embargo, para mejorar la sensibilidad y selectividad del Ga₂O₃, es esencial integrarlo en una matriz que maximice su área superficial y facilite la interacción con las moléculas de gas. El tetraetilortosilicato (TEOS) es un precursor químico que, mediante procesos de sol-gel, puede formar estructuras de sílice altamente porosas. Estas estructuras proporcionan una amplia superficie específica y canales adecuados para la difusión de gases, lo que las hace ideales para soportar materiales activos como el Ga₂O₃. La adición de Ga₂O₃ en una matriz de TEOS combina las propiedades semiconductoras del óxido de galio con la alta porosidad y estabilidad mecánica de la sílice, resultando en sensores con mejor rendimiento en términos de sensibilidad y selectividad para la detección de CO2. Este trabajo se centra en la síntesis y caracterización de una matriz de TEOS infiltrada con Ga₂O₃, evaluando sus propiedades estructurales, morfológicas, y sensoriales. A través de la técnica de síntesis, se busca optimizar las condiciones para obtener el material. Por otro lado, se propone su posible aplicación en la fabricación de sensores que respondan eficazmente a la presencia de CO2.