Síntesis y Caracterización de Nanocompuestos de Carbón

SCHIFANI, PABLO; SALAVAGIONE, HORACIO J.; PLANES, GABRIEL A.; BARBERO, CÉSAR A.; MORALES, GUSTAVO M.

Salta

Congreso; XVI Congreso Argentino de Físico Química y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Los polímeros, carbones, metales y semiconductores se pueden combinar entre ellosy/o con sustancias tales como moléculas biológicas y diversos grupos funcionales paraformar nuevos materiales funcionales, llamados híbridos, usando el método de “bottonup”como principio de construcción. Uno de los mayores desafíos en la actualidad parala ciencia de materiales es la síntesis de nanocompuestos conformados por nanoobjetosde carbón (nanotubos –NC–, fulerenos, grafenos). Dicha importancia radica enla posibilidad de obtener en un mismo material de dimensiones nanométricas, laconjugación de propiedades características de compuestos orgánicos –ya seanmoléculas, oligómeros o polímeros- y nano-objetos metálicos, semiconductores y/oderivados del carbón, sumado a propiedades sinérgicas que pudieran surgir debido ainteracciones entre los materiales. En este trabajo se describe la síntesis denanocompuestos de carbón basados en NC y grafenos, donde se pone especialénfasis en preservar las propiedades intrínsecas de los nano-objetos carbonados.Nanotubos de carbón: Se presenta la modificación no-covalente de nanotubos decarbono de pared múltiple (MWCNT) empleando el método de envoltura porpolímeros, donde se utiliza PEDOT-PSS como electrolito polimérico. El producto es unmaterial soluble en agua compuesto por MWCNT/PEDOT-PSS. Posteriormente, elPEDOT presente en compuesto soluble se utiliza como reductor de sales metálicas ensolución para producir NPs metálicas (MeNPs) sobre las paredes externas delMWCNT. El producto final, luego de este último paso de síntesis, es una materialsoluble en agua compuesto por MWCNT/PEDOT-PSS/MeNPs. El método demodificación y purificación consta de la mezcla los MWCNT (si previo tratamientoquímico) con una solución de PEDOT-PSS en agua durante 48 hs, luego se lospurifica por centrifugado para obtener un nanocompuesto altamente soluble en agua.El crecimiento de MeNPs sobre la superficie del MWCNT se realiza mediante lareacción del MWCNT/PEDOT-PSS con una solución conteniendo el catión metálicopor 24 hs y finalmente se los purifica por centrifugado. Los nanocompuestos secaracterizan por microscopía (TEM y SEM) y espectroscopía (FTIR, Raman y UVvisible).Para demostrar la robustez del método se sintetizaron nanopartículas de oro,paladio y platino.Grafeno: se estudia la modificación de grafenos utilizando oxido de grafito y grafenoobtenido por exfoliación de grafito por intercalación anódica. En el primer caso semuestra como ejemplo la reacción de oxido de grafeno con aminas y su posteriorensamblado con quitosan por inmovilización quimioselectiva. Finalmente se muestraun método alternativo para la síntesis de grafeno empleando exfoliación porintercalación anódica de iones sulfato y perclorato. En todos los casos se presenta lacaracterización microscópica (AFM) y espectroscópica (FTIR, Raman y UV-visible) quedemuestra la naturaleza covalente de la de la modificación de oxido de grafito asícomo la conversión de carbonos con hibridación sp3 –oxido de grafito– en sp2 –grafeno–. De la microscopia puede verse, que en su mayoría, las capas de grafenosintetizadas tienen un espesor de ~10nm, demostrando que se logro con éxitosintetizar un grafeno de una única capa grafítica.