Synthesis and characterization of electrospun CuO nanofibers and the influence of calcination temperature

Abstract

Este trabajo se centra en la fabricación y caracterización de fibras nanoestructuradas de óxido de cobre (CuO) sintetizadas mediante electrohilado, utilizando polivinilpirrolidona (PVP) y acetato de cobre como precursores. Se optimizaron los parámetros del proceso del electrohilado (voltaje: 6kV, caudal: 1mL/h) para obtener fibras homogéneas. Posteriormente, las fibras fueron sometidas a un proceso de recocido a diferentes temperaturas de calcinación (400, 500, 600 y 700 °C) con el objetivo de evaluar sus transformaciones de fase y evolución morfológica. El análisis termogravimétrico (TGA) reveló que el PVP se desintegró total-mente a 450 °C, en cambio, a 500 °C se produjo una estabilización en la estructura de las fibras. La formación de CuO se confirmó a 400 °C mediante la espectroscopía Raman, con picos vibratorios característicos en 285 cm−1, 600 cm−1 y 635 cm−1. Además, las intensidades de estos picos se incrementaron a medida que las temperaturas se elevaban. En contraste, la difracción de rayos X (DRX) mostró un incremento en la cristalinidad y pureza de fase a los 600 °C, presentando picos vinculados a la estructura monoclínica del CuO en los planos (002), (111) y (200). Por otro lado, la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) mostró que los grupos funcionales del polímero se eliminaron totalmente después de la calcinación, corroborando la pureza del material. El análisis de fuerza atómica (AFM) evidenció una disminución considerable en el diámetro de las fibras a causa de la evaporación del PVP, con un diámetro horizontal aproximado de 1560 nm a 600 °C. Asimismo, el estudio de microscopía de fluorescencia mostró que la microestructura de las fibras de CuO mostró una forma de película porosa, con una visibilidad única bajo un filtro azul. Estos resultados sugieren que 600 °C es la temperatura de calcinación óptima para obtener nanofibras de CuO con una estructura estable y bien cristalizada. En conclusión, estas fibras basadas en nanoestructuras representan una opción prometedora para aplicaciones en sensores y dispositivos electrónicos.