Estudio cinético orientado hacia el escalamiento industrial de la técnica RPU para el recubrimiento fotoluminiscente en artesanías de barro negro

Abstract

Este trabajo trata del escalamiento de la técnica Rocío Pirolítico Ultrasónico (RPU), para el depósito de películas fotoluminiscentes en artesanías de barro negro de San Bartolo Coyotepec, Oaxaca, México. Estudios anteriores, han demostrado que materiales en forma de película cuasi-transparente, depositada sobre substratos de barro negro, permite la emisión en la región visible del espectro electromagnético, cuando éstas son excitados con radiación Ultravioleta-Visible (UV-Vis, fotoluminiscencia). Aparentemente sin afectar las propiedades físicas y químicas del barro negro. La técnica RPU, es utilizada por ser de bajo costo y escalable a niveles industriales. Para escalar la técnica de laboratorio a nivel planta piloto, fue necesario diseñar y construir un horno eléctrico, que cumpliera con los parámetros experimentales establecidos durante las pruebas de laboratorio. Los parámetros resultantes del escalamiento fueron: temperatura 370°C; dos depósitos de aerosol de 10 min con 1 min de termalización entre cada uno; flujo de aire 25 LPM; concentración de la matriz 10 M; concentración de los dopantes Ce3+ y Tb3+ al 7% y Eu3+ al 3%, en relación a la matriz. Al depositar las películas sobre las artesanías de barro negro, utilizando como matriz Al2O3 dopado con los iones Tb3+ y Eu3+ y excitados estos a través de luz UV a una longitud de onda de 254 nm, y para el Ce3+ a 302 nm, se alcanzaron emisiones fotoluminiscentes en los colores verde, rojo y azul, respectivamente. La caracterización estructural se realizó sobre fragmentos de artesanías con película fotoluminiscente mediante DRX, mientras que la morfología por MEB y la fotoluminiscencia por espectroscopía UV-Vis. El análisis mostró que es posible el crecimiento de la película de Al2O3 dopadas con iones Ce3+, Tb3+ y Eu3+, debido a las características morfológicas superficiales del barro negro. Esta investigación ofrece las ventajas de que el proceso incrementa el valor de la artesanía, beneficia a la economía local por proporcionar un valor agregado, beneficia al estado de Oaxaca, por la introducción de tecnología apropiada para la industrialización y abre la posibilidad de una mayor comercialización a nivel estatal, nacional e internacional.