Estudio del tratamiento térmico de películas delgadas de Sb2S3: Una propuesta de Heterounión con ZnO para la fotodegradación de azul de metileno

Abstract

El presente estudio se enfoca en la caracterización y análisis fotocatalítico de películas delgadas de óxido de zinc (ZnO), sulfuro de antimonio (Sb2S3) y la heterounión Sb2S3/ZnO, obtenidas mediante el método de deposición por baño químico. Para las muestras de Sb2S3 se realizaron estudios detallados de tiempo y temperatura de tratamiento térmico en un ambiente azufre-aire para evaluar su efecto en las propiedades estructurales, ópticas y morfológicas y establecer los parámetros óptimos en la obtención de estos materiales. Para la caracterización se emplearon diversas técnicas. La difracción de rayos X confirmó la presencia de ZnO y Sb2S3, identificando picos de difracción característicos en las muestras individuales y en la heterounión. Este análisis proporcionó información sobre la fase cristalina, parámetros de red, tamaño de cristal y deformaciones de las películas delgadas. Así mismo, la microscopía de fuerza atómica (MFA) se utilizó para evaluar la morfología de las muestras. Las mediciones topográficas revelaron la distribución y forma de los granos en la superficie de las películas, así como la presencia de aglomeraciones y rugosidades. La espectroscopía UV-Vis se empleó para analizar las propiedades ópticas de las películas delgadas. Se determinó la transmitancia y se calculó la brecha de energía para cada muestra, donde se observó un cambio en la brecha de energía en la heterounión Sb2S3/ZnO, sugiriendo su potencial en aplicaciones fotocatalíticas, al permitir el aprovechamiento del espectro electromagnético en radiaciones de menor energía. Además, se encontró que la heterounión Sb2S3/ZnO mejoró significativamente el efecto fotocatalítico en comparación con las películas individuales. La heterounión exhibió una mayor actividad fotocatalítica debido a una mayor absorción de la luz visible y una menor energía de activación, facilitando la generación de pares electrón-hueco y promoviendo la degradación de contaminantes orgánicos. En resumen, el estudio integral de las películas delgadas de ZnO, Sb2S3 y la heterounión Sb2S3/ZnO proporcionó una comprensión detallada de sus propiedades estructurales, morfológicas y ópticas, así como de su comportamiento fotocatalítico. Estos hallazgos son fundamentales para el diseño y desarrollo de materiales semiconductores avanzados con aplicaciones en tecnologías emergentes.