Surfactant-assisted synthesis of BaTiO3 nanoparticles by micro-emulsion method

Síntesis asistida por tensioactivos de nanopartículas de BaTiO3 mediante el método de microemulsión

Se sintetizaron con éxito nanopartículas de titanato de bario (BaTiO₃) utilizando un método asistido por tensioactivos. Se variaron los parámetros de procesado, es decir, la especie de surfactante, la temperatura de reacción y la concentración de microemusión, y se analizaron los efectos sobre las micrografías y la estructura cristalina de las partículas de BaTiO₃ mediante microscopio electrónico de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y difracción de rayos X (XRD). Los análisis XRD confirmaron la estructura tetragonal de las nanopartículas de BaTiO₃ utilizando bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) o éter polioxietilenado de nonilfenol (NP-10) como tensioactivo. Los análisis SEM mostraron que, cambiando la especie de surfactante, se podían sintetizar granos con diferentes dimensiones. Los análisis TEM indican que se sintetizaron con éxito nanopartículas de BaTiO₃ con un diámetro de 15-20 nm.

INTRODUCCIÓN

El titanato de bario (BaT iO₃) ocupa una posición excepcional en la industria electrónica debido a su atractiva combinación de propiedades ferroeléctricas, dieléctricas, piezoeléctricas y piroeléctricas [1]. Los avances en el desarrollo de condensadores de chip cerámicos multijugador más delgados han incrementado enormemente la demanda de polvos cerámicos dieléctricos de menor tamaño y conducen al estudio de los nanopolvos de BaTiO₃ [2].

Para sintetizar BaTiO₃ a micro y nanoescala se han utilizado diversos métodos, como sol-gel [3], reacción en estado sólido a alta temperatura [4], hidrotermal [5] y síntesis por microondas [6,7]. Para sintetizar nano-BaTiO₃, es fundamental que la temperatura de calcinación sea baja y que el tiempo de mantenimiento isotérmico sea corto. En comparación con estos procesos, el método de síntesis hidrotermal llevado a cabo a temperaturas más bajas se considera la rutina convencional. Sin embargo, el proceso hidrotermal llevado a cabo a temperaturas más bajas siempre produce BaTiO₃ cúbico o pseudocúbico. Para convertirlo a la forma tetragonal, se requiere un calentamiento adicional a temperaturas superiores a 1 000 °C, lo que siempre conduce al crecimiento de grano y a la aglomeración de partículas [8,9].

El método de microemulsión presenta varias ventajas, como el uso de materias primas de bajo coste, un proceso simplificado y la capacidad de obtener partículas finas, que es uno de los métodos prometedores para preparar el polvo cerámico ultrafino de distribución granulométrica estrecha [10].

Aquí, se había hecho un intento de sintetizar nanopartículas de BaTiO₃ mediante el uso de un método de micro-emusión asistida por tensioactivos. Para ello, se utilizaron como tensioactivos el éter polioxietilénico de alcohol (APE), el éter polioxietilénico de nonilfenol (NP-10) y el bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB), respectivamente.