Métodos de síntesis de Nanopartículas Metálicas
Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba
Lic. Heber Eduardo Andrada
¿Que son las nanopartículas? Partículas microscópicas con tamaños de entre 1 a 100 nm.
Nanopartículas
¿Para que sintetizamos nanopartículas?
1m2 x 6 = 6m2
0.0625m2 x 6 x (4)3= 24m2
Nanopartículas de Platino y Rutenio Se utilizan principalmente por sus propiedades catalíticas. Una aplicación específica es en celdas de combustible para aumentar la actividad del catalizador.
Nanopartículas de Plata y Oro Se utilizan por sus propiedades : Antibacterianas Conductoras Ópticas
Síntesis de nanopartículas Se puede llevar a cabo mediante dos estrategias diametralmente opuestas: Técnicas descendentes o “top-down” Reducción del tamaño de materiales másicos hasta límites nanométricos.
Técnicas ascendentes o “bottom-up” Síntesis de nanopartículas mediante unidades de construcción más pequeñas.
Tipos de nanopartículas bimetálicas o mixtas Nanopartículas de Aleación metalica Nanopartículas compuestas por combinación de dos o mas metales. Cluster in cluster
Aleación metálica
Nanopartículas Core /Shell Nanopartículas cuyo centro esta compuesto por un tipo de metal (o aleación metálica) y su superficie compuesta por otro metal (o aleación). Shell
Core
Métodos de reducción química Acido fórmico (CHOOH) PtCl6 4+ + CHOOH
Pt0 + CO2 + 2H+ + 6 Cl-
Borohidruro de sodio Pt0 + H3BO3 + 5HCl + NaCl + 2 H2
H2PtCl6 + NaBH4 + 3 H2O Especie metálica Au3+, Pt4+,2+, Pd2+, Ag+, Rh3+, Hg2+, Ir3+
E0/V ≥0.7
Cu2+, Re3+, Ru3+
0≤E0<0.7
Cd2+, Co2+, Ni2+, Fe2+, In3+, Sn2+, Mo3+, W6+
-0.5≤ E0<0
Cr3+, Mn2+,Ta5+, V2+
E0<-0.6
Agentes reductores Ácidos orgánicos, alcoholes, polialcoholes, aldehídos, azucares, hidracina, H2SO3 , H2 PO2 , NaBH4 , Boranos , ehidratados, etc. Polialcoholes, aldehídos, azucares, hidracina, hidrogeno, NaBH4. Polialcoholes, hidracina, hidroxilamina , NaBH4 , Boranos , e- hidratados, etc. NaBH4 , Boranos , e- hidratados, etc.
Método de ultrasonido (método del poliol) Dependiendo del medio líquido, ultrasonidos conduce a la generación de radicales oxidantes y reductores. Ultrasonido
Solución acuosa
Solución de nanopartículas
Solución mezcla agua /alcochol
Underpotential deposition of metals (UPD) Deposición a subpotencial (UPD): es un fenómeno de electrodeposición de una especie de un metal a un potencial menos negativo que el equilibrio ( Nernst ) potencial para la reducción de este metal.
Deposición de Pt sobre Cu PtCl62- + 2e- PtCl42- + 2Cl-
PtCl42-
+
2e-
Pt(s) +
Cu2+ + 2e- → Cu(s)
4Cl-
+0.68
+0.73
+0.34
Pt
Pt
Pt Cu
Pt
Pt
Ostwald Ripening (Madurado de Ostwald) El mecanismo de crecimiento, donde las pequeñas partículas se disuelven, y son consumidas por las partículas más grandes.
¿Como va ocurriendo el Madurado de Ostwald?
Ostwald ripening
Coalescencia
Mecanismos principales de crecimiento de nanopartículas
¿Como controlar el tamaño de las partículas? Estabilización electrostática Adsorción de los iones a la superficie. Crea una doble capa que se traduce en una Fuerza de repulsión de Coulomb entre las partículas individuales.
Estabilizacion estérica Rodean el centro de metal por capas de material Ejemplos: polímeros , surfactantes, etc
Algunos tipos de estabilizantes o surfactantes Surfactantes Aniónicos
Surfactantes Catiónicos
Surfactantes Neutros
Distintas formas de nanopartículas
Nanopartículas cuasi esféricas
Nanopartículas cúbicas
Nanopartículas hexagonales
Nanopartículas octaédricas
Nanopartículas de aleación metálica
Nanopartículas de Pt
Nanopartículas de Pt50Ir50
Nanopartículas de Pt25Rh75
Nanopartículas de Pt20Pd80
Aplicaciones de aleaciones de nanoparticulas
Aleación Pt/Ru Mecanismo de reacción
Nanopartículas de Pt
Nanopartículas de Pt soportadas en diferentes soportes carbonosos (H.Corti, F. Viva).
Carbón (Vulcan XC-72)
Nanopartículas de Pt50Ru50
