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Revista mexicana de física
versão impressa ISSN 0035-001X
Rev. mex. fis. vol.56 no.5 México Out. 2010
Investigación
Desorption influence of water on structural, electrical properties and molecular order of vanadium pentoxide xerogel films
C.L. LondoñoCalderón, C. VargasHernández, and J.F. Jurado
Laboratorio de Propiedades Ópticas de Materiales, Departamento de Física y Química, Universidad Nacional de Colombia, A.A 127, Manizales, Colombia, email: jfjurado@unal.edu.co
Recibido el 16 de junio de 2010
Aceptado el 18 de agosto de 2010
Abstract
Vanadium pentoxide xerogel films were grown by solgel method on pretreated glass substrates, the gelation time was 14 days. The crystallinity of the films was analyzed with Xray diffraction (XRD), identifying the composite V2O5·nH2O before, and both vanadium pentoxide xerogel and α·V2O5 phases after, being subjected to thermal treatment (47, 97, 147, 204, 237, 272, 297 and 330°C during 15 minutes in each isotherm). The termal treatment reduces the degree of hydrations gel (n) from 2.1 to 1.4, besides the secondary phase (α·V2O5) has lattice parameters very similar to the precursor powder (which deviate about 0.3%). The electrical conductivity presents a semiconductor behavior in agreement with small polaron model, thermally activated and irreversible. The activation energies for three consecutive cycles were studied and analyzed: a strong dependency between the degree of hidratation's gel n with activation energy for high and low temperature regions was found. µRaman Spectroscopy showed the influence of temperature in the vanadium pentoxide gel film, presenting a phase transition from crystallineamorphous for temperatures above 272°C and inferring that the water presence in the sample is responsible in some way for the crystallinity of the material.
Keywords: V2O5 xerogel; XRD; electrical conductivity; µRaman.
Resumen
Películas del xerogel pentóxido de vanadio, fueron crecidas por el método de sol gel sobre substratos de vidrio previamente tratados, el tiempo de gelación fue de 14 días. La cristalinidad de las películas fue analizada con difracción de rayosX (XRD), identificando el composito V2O5·nH2O antes y las fases pentoxido de vanadio xerogel y α·V2O5, después de ser sometidas a tratamiento térmico (47, 97, 147, 204, 237, 272, 297 y 330°C durante 15 minutos en cada isoterma). El tratamiento térmico reduce el grado de hidratación del gel (n) desde 2.1 hasta 1.4. La fase secundaria (α·V2O5) tiene parámetros de red muy similares a los del precursor en polvo (los cuales no sobrepasan el 0.3%). La conductividad eléctrica presenta un comportamiento tiposemiconductor de acuerdo con el modelo del pequeño polarón, térmicamente activado e irreversible. Las energías de activación para tres ciclos consecutivos fueron estudiados y analizados, encontrándose una fuerte dependencia entre el grado de hidratación del gel n con la energía de activación, para las regiones de altas y bajas temperaturas. Espectroscopia µRaman mostró la influencia de la temperatura sobre las películas del gel oxido de vanadio, presentando una transición de fase de cristalinoamorfo para temperaturas superiores 272°C, infiriendo que la presencia del agua en la muestra es responsable de alguna forma de la cristalinidad del material.
Descriptores: Pentóxido de vanadio; XRD; conductividad eléctrica; microRaman.
PACS: 81.20.Fw; 61.05.cp; 73.61.r
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Acknowledgments
This work was supported by Universidad Nacional de Colombia Manizales.
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