Tin Oxide Gas Sensors: An Electrochemical Approach (2002)

En la actualidad existe una preocupacion creciente en lo concerniente a los problemas medioambientales provocados por la actividad humana y en como estos problemas pueden afectar a nuestra salud. Uno de los problemas medioambientales mas acuciantes es la creciente presencia de gases contaminantes en la atmosfera, y la investigacion en este campo trata de determinar tanto las especies que son perjudiciales como las concentraciones a partir de las cuales son nocivas. Por lo que a este ultimo punto se refiere, las legislaciones medioambientales son cada vez mas restrictivas respecto a las concentraciones maximas permitidas, por lo que se necesitan materiales capaces de detectar concentraciones de gases contaminantes cada vez mas pequenas. Y no tan solo eso sino que, ademas, sean de coste moderado para permitir un uso particular de ellos. Es en este contexto en el que se enmarca esta tesis, que trata del estudio de nuevos materiales que permitan la deteccion de gases nocivos como el monoxido de carbono o el metano a bajas concentraciones y a un coste menor que los actuales materiales, permitiendo la comercializacion de estos detectores a escala masiva.
Uno de los materiales mas estudiado por lo que a este tipo de materiales se refiere es el SnO2. Para optimizar la deteccion de este tipo de gases por parte de este material, uno de los procesos cruciales consiste en la adicion de pequenas cantidades de metales. Esta adicion y, por tanto, las caracteristicas de estos materiales como detectores de gases depende del metodo usado. En este trabajo se estudia un nuevo metodo de adicion de metales sobre SnO2 basado en una reaccion electroquimica espontanea que anade estos metales en forma de particulas nanometricas sobre este material, lo que constituye una caracteristica fundamental para optimizar la deteccion de gases. El metodo constituye, por tanto, una interesante alternativa a otros metodos usados en la actualidad, con el importante anadido de ser un metodo de bajo coste y facilmente implementable a escala industrial.
Por otro lado, en este trabajo tambien se ha empezado el estudio electroquimico de las reacciones de oxidacion y reduccion del estano. El objetivo final de este estudio es la formacion electroquimica de una capa de SnO2 de propiedades perfectamente controlables de manera que, al poner esta capa en contacto con un cierto gas, se pueda medir la influencia del gas en estas propiedades y, por tanto, desarrollar sensores electroquimicos de gases. Mas aun, lo que se pretende es estudiar en condiciones realistas los mecanismos de intercambio electronico implicados en la deteccion de gases para entender estos procesos. Es por ello que se ha empezado el estudio electroquimico del monocristal de Sn (100) y, como primer paso de este estudio, se ha desarrollado un proceso quimico de preparacion de la superficie de este monocristal que tambien se puede aplicar al policristal de estano. Este proceso mejora sensiblemente los procesos usados hasta la fecha ya que disminuye considerablemente la contaminacion en la superficie y, ademas, es capaz, en el caso del monocristal, de preparar superfies atomicamente planas siendo, por su sencillez y resultados, un metodo ideal para preparar estas superficies y efectuar estudios mecanisticos en este sistema.