Repositorio
Institucional

Heyser, C.

Evaluation of the surface activity of silicon in electrolytic media under the influence of hydroxyl radicals

ELSEVIER SCIENCE SA

JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY

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The purpose of this study is to evaluate the surface activity of silicon by evaluating a voltammetric profile of the substrate in an electrolytic medium. Since the electrical current flowing through the circuit is a measure of the rate at which a redox process occurs at the interface, higher current values will indicate more active substrates. For this study, hydroxyl radicals were generated by photochemical decomposition of H2O2. For this purpose, a H2O2 solution was irradiated with a UV lamp. The experimental conditions that were varied in the process were: illumination time, H2O2 concentration. The presence of the hydroxyl radicals generated through the methodology employed was qualitatively confirmed by fluorescence, using for this purpose (i) a 2 ',7 '-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA) probe and (ii) a "radical scavenger", which corresponds to an antioxidant species, in this case ascorbic acid. On the other hand, for the voltammetric measurements of the semiconducting substrate after interaction with hydroxyl radicals, a 0,1 M KCl solution was used as electrolyte solution. The experimental conditions studied were: influence of the pH of the medium and influence of different chemical treatments applied to the substrates used after interaction with hydroxyl radicals. From the results obtained, an increase in both(H2O2) concentration and immersion time produces an increase in current in the interphase electrode processes, indicating an activation of the semiconductor electrode surface. Indeed, in the anodic hemicycle, the signal of substrate oxidation appears at -0,75 V, and then from -0,45 V onwards, the oxidation of water. This is an indication that the semiconductor/electrolyte interface is ohmic, since in the absence of illumination (absence of minority carriers, h(+)) there are oxidation processes. On the other hand, for pH values in the intervals between 2 > pH > 5 and 7 > pH > 13, the slopes are approximately 0 mV/pH and for the interval between 5 > pH > 7, of the order of 60 mV/pH, this being an indication of a change in the nature of the surface functional groups of silicon.El objetivo de este estudio es evaluar la actividad superficial del silicio mediante el análisis del perfil voltamétrico del sustrato en un medio electrolítico. Dado que la corriente eléctrica que circula por el circuito es una medida de la velocidad a la que se produce un proceso redox en la interfaz, valores de corriente más altos indicarán sustratos más activos. Para este estudio, se generaron radicales hidroxilo mediante la descomposición fotoquímica del H₂O₂. Para ello, se irradió una solución de H₂O₂ con una lámpara UV. Las condiciones experimentales que se variaron durante el proceso fueron: tiempo de iluminación y concentración de H₂O₂. La presencia de los radicales hidroxilo generados mediante la metodología empleada se confirmó cualitativamente por fluorescencia, utilizando para ello (i) una sonda de 2',7'-diclorodihidrofluoresceína diacetato (DCFH-DA) y (ii) un captador de radicales, que corresponde a una especie antioxidante, en este caso ácido ascórbico. Por otro lado, para las mediciones voltamétricas del sustrato semiconductor después de la interacción con radicales hidroxilo, se utilizó una solución de KCl 0,1 M como solución electrolítica. Las condiciones experimentales estudiadas fueron: influencia del pH del medio e influencia de diferentes tratamientos químicos aplicados a los sustratos utilizados después de la interacción con radicales hidroxilo. A partir de los resultados obtenidos, un aumento tanto en la concentración de (H2O2) como en el tiempo de inmersión produce un aumento en la corriente en los procesos del electrodo de interfase, lo que indica una activación de la superficie del electrodo semiconductor. De hecho, en el hemiciclo anódico, la señal de oxidación del sustrato aparece a -0,75 V, y luego desde -0,45 V en adelante, la oxidación del agua. Esto es una indicación de que la interfaz semiconductor/electrolito es óhmica, ya que en ausencia de iluminación (ausencia de portadores minoritarios, h(+)) hay procesos de oxidación. Por otro lado, para valores de pH en los intervalos entre 2 > pH > 5 y 7 > pH > 13, las pendientes son aproximadamente 0 mV/pH y para el intervalo entre 5 > pH > 7, del orden de 60 mV/pH, lo que indica un cambio en la naturaleza de los grupos funcionales de la superficie del silicio.

artículo original

Hydroxyl radical

Cristalline silicon type-n

Voltammetry study

Surface activity

10.1016/j.jelechem.2025.119010

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HYDROGEN-PEROXIDE

ASCORBIC-ACID

OXIDATION

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GENERATION

PHOTOLYSIS

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WATER

SI

HYDROGEN-PEROXIDE

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Físico-Química

Electroquímica

Ingeniería Química

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WOS:001430376800001

Evaluation of the surface activity of silicon in electrolytic media under the influence of hydroxyl radicals

artículo original

ELSEVIER SCIENCE SA

JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY

Chemistry, Analytical

Electrochemistry

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1572-6657

Universidad de La Frontera, DIUFRO project#ANID-Chile through Fondecyt

Universidad de La Frontera, DIUFRO project [DI23-0069]

ANID-Chile through Fondecyt [1230426]

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