Obtención de polvos cerámicos basados en BiFeO3 por el método Pechini y su funcionalidad como cerámico piezoeléctrico y como material fotodegradante

Abstract

En esta investigación se estudiaron los polvos cerámicos de los sistemas multiferroicos BiFeO3, Bi1-xLaxFeO3 (x= 0.05, 0.10, 0.15 y 0.20) y Bi1-xPrxFeO3 (x= 0.05, 0.10, 0.15 y 0.20) sintetizados a través del método Pechini y caracterizados, para determinar sus propiedades estructurales, magnéticas, eléctricas y ópticas. A partir de los resultados obtenidos por espectroscopia infrarroja y difracción de rayos X se comprobó que los iones de La y Pr se incorporaron a la estructura del BiFeO3 modificando los parámetros de red y por consiguiente la estructura romboédrica que éste presenta, hasta el punto de generar una transición de fase (Romboédrica  Ortorrómbica); este comportamiento es más pronunciado para los sistemas dopados con Pr. Por su parte, los resultados de microscopia electrónica de barrido revelaron que las partículas de los diferentes sistemas tienen forma irregular, y que sus tamaños pueden variar de micras a nanómetros con el aumento del porcentaje de dopante. A partir de la caracterización magnética se observó que en los sistemas dopados mejora el débil comportamiento ferrimagnético del BiFeO3, sin embargo, en la caracterización eléctrica se determinó un comportamiento relaxor junto con elevadas corrientes de fuga, este último resultado limitando la aplicación de estos materiales como cerámicos piezoeléctricos. Por otra parte, con los resultados de reflectancia difusa se determinó que los sistemas dopados tienen una banda gap entre 2.11–2.14 eV, que favorece la absorción de energía de luz visible facilitando el uso de estos materiales fotodegradantes, como se observó en la fotodegradación del colorante Rodamina B llevada a cabo en un simulador solar; en esta aplicación la solución de trabajo fue decolorada totalmente en un tiempo de 90 minutos en presencia de los polvos cerámicos dopados al 10 %.