Structural evolution of the SiO₂-Ag system prepared by the Sol-gel process with incorporation of Ag particles

Abstract

Structural evolution of Sol-Gel glasses in powder form and coatings with incorporation of Ag particles at the starting solution showed an evolution from SiO2 amorphous matrix to the cristobalite phase with the annealing treatment at around 800 ºC for one hour. This structural evolution was obtained at lower Ag concentration up 0.7 %vol. Two series of samples were studied, A) series using HNO3 and B) series using HCl as catalytic agent; in both series grenetine was used as a dispersing agent to avoid the precipitation of Ag particles. We found the incorporation of silver in the xerogeles matrix promotes the devitrification process at relatively low temperatures with the presence of partial crystallization in form of cistobalite. This structure was produced by controlling the catalytic agent quoted in the preparation process. The EPR and UV-Vis absorption spectra show the presence of Fe3+ ions as a contaminant in the source of the Ag particles, due to the process to obtain these particles. By means the IR spectra a high (OH-) concentration at higher temperatures was observed in this system, until 600 ºC at difference of the sol-gel glasses made with incorporation of Ag particles by nitrates. The color evolution of the coating samples with the annealing temperature varies from a light brown at 100 ºC to yellow at 500 ºC.La evolución estructural de vidrios de Sol-Gel en forma de polvos y recubrimientos preparados con la incorporación de partículas de Ag a partir de la solución precursora muestra la evolución de la matriz amorfa de SiO2 a la fase cristobalita utilizando tratamientos térmicos alrededor de 800 °C por un tiempo de una hora. Dicha evolución estructural fue obtenida en concentraciones bajas a partir de 0.7% de Ag. Dos series de muestras fueron estudiadas, la serie A) usando HNO3 y la serie B) usando HCl como agente catalítico; en ambas series se uso grenetina como agente dispersante para evitar la precipitación de las partículas de Ag. Nosotros encontramos que la incorporación de plata en la matriz de los xerogeles promueve el proceso de desvitrificación a temperaturas relativamente bajas con la presencia de una cristalización parcial en forma de cristobalita. Esta estructura fue producida controlando el agente catalítico mencionado en el proceso de preparación. Los espectros de EPR y absorción UV-Vis muestran la presencia de iones Fe3+ como un contaminante proveniente de las partículas de Ag, debido al proceso en el que fueron obtenidas las partículas. Por medio de espectroscopía IR se observo que en el sistema hay una alta concentración de (OH-) a temperaturas altas, hasta 600 ºC a diferencia de los vidrios producidos por sol-gel con la incorporación de partículas de Ag en forma de nitratos. La evolución del color en muestras con el recubrimiento con el tratamiento térmico varía de café ligero a 100 ºC hasta amarillo a 500 ºC.

Keywords

• sol-gel
• Ag particles
• cristobalite
• sol-gel
• partículas Ag
• cristobalita