Síntesis y caracterización estructural de TiO₂ nanocristalino obtenido mediante una ruta simplificada

Resumen

El dióxido de titanio (TiO₂) es un semiconductor de amplio interés científico y tecnológico debido a su estabilidad química, propiedades ópticas y potencial aplicación en procesos fotocatalíticos, ambientales y de sensado. No obstante, muchas rutas de síntesis emplean múltiples reactivos, agentes estabilizantes o procedimientos de preparación complejos. En este trabajo se presenta la obtención de TiO₂ monocristalino mediante una ruta química simplificada, basada en el empleo de isopropóxidos de titanio (TTIP) como precursor y metanol como medio de reacción, seguida de un proceso de maduración y posterior tratamiento térmico. Para la síntesis, 10 mL de TTIP fueron incorporados gradualmente en 90 mL de metanol bajo agitación. Durante el proceso se observó la evolución del sistema hacia una suspensión de apariencia blanquecina. Posteriormente, el material fue sometido a maduración, recuperación del sólido y calcinación a 400 °C durante dos horas, obteniéndose finalmente un polvo fino de color blanco. La caracterización del material se realizó mediante espectroscopía UV-Visible, espectroscopía Raman y difracción de rayos X. El espectro UV-Visible presentó un borde de absorción cercano a 380 nm y una energía de banda prohibida estimada de aproximadamente 3,26 eV, comportamiento consistente con las propiedades ópticas características del TiO₂ semiconductor. El análisis Raman mostró bandas localizadas aproximadamente en 144–145, 397, 515 y 640 cm⁻¹, asociadas con los modos vibracionales característicos de la fase anatasa. De manera concordante, el patrón de difracción de rayos X presentó reflexiones alrededor de 25,3°, 37,8°, 48,0°, 54–55°, 62,6°, 70° y 75° en 2θ, confirmando la formación predominante de TiO₂ en estructura anatasa. A partir de la reflexión principal correspondiente al plano (101), se estimó mediante la ecuación de Scherrer un tamaño de cristalito cercano a 7,3 nm. Los resultados evidencian que una ruta experimental de baja complejidad, basada esencialmente en TTIP y metanol seguida de tratamiento térmico, permite obtener TiO₂ monocristalino con fase anatasa bien definida y respuesta óptica característica. Esta estrategia constituye una alternativa sencilla para la preparación de TiO₂ y proporciona una base para posteriores estudios orientados a evaluar sus propiedades morfológicas, superficiales y funcionales.