Cinética de reacción en la producción de nanopartı́culas de Pd en microemulsiones inversas. Efecto sobre el tamaño de la partı́cula.

SANCHEZ MORALES, JHON; SANCHEZ, MIGUEL D; RITACCO, HERNÁN A.

Bahía Blanca

Congreso; 108 Reunión de la Asociación Física Argentina (RAFA 108); 2023

Depto. Física, Universidad Nacional del Sur

Introducción: Las microemulsiones[1] w/o “water-in-oil”están formadas por pequeñas gotas de agua dispersas en una un lı́quido no polar[2]. La dispersión está estabilizada por la presencia de un surfactante que forma una monocapa sobre la interfaz lı́quido-lı́quido, dando lugar a micelas con núcleo acuoso.El tamaño de las micelas puede regularse modificando la relación molar agua-tensoactivo (ω0), de tal forma que pueden usarse como nanoreactores para llevar a cabo reacciones quı́micas, en fase acuosa, de formación de nanomateriales[3], entre estos nanopartı́culas metálicas. Debido a que la sı́ntesis se realiza bajo confinamiento espacial, uno podrı́a en principio controlar el tamaño de la partı́cula producida variando el tamaño de la micela (por ejemplo, cambiando el ω0 ). Sin embargo, la idea de que el tamaño de la micela controla el tamaño de la partı́cula sintetizada, es una visión simplista que generalmente no se verifica experimentalmente. Nosotros hemos planteado la hipótesis de que el tamaño de las partı́culas está controlado por la velocidad de reacción y no por el tamaño de la microemulsión. Para probar esta hipótesis hemos diseñado una serie de experimentos para la sı́ntesis de Pd metálico. Elegimos paladio porque este no tiene plasmón en el UV-Vis, y por tanto podemos estudiar la cinética de reacción por espectroscopia UV-vis, siguiendo el pico de adsorción de la sal metálica precursora, sin interferencia del plasmón superficial de la partı́cula sintetizada.Experimentos: En este trabajo, las microemulsiones fueron formuladas con benceno y agua comofases continua y dispersa, respectivamente, utilizando bromuro de n-dodeciltrimetilamonio (DTAB) y n-octanol como surfactante y co-surfactante. Utilizando espectroscopı́a UV-vis resuelta en el tiempo, medimos las velocidades de reacción en la producción de nanopartı́culas de paladio (Pd) dentro de las microemulsiones a diferentes concentraciones de reactivos y diferentes temperaturas, manteniendo constantes todos los demás parámetros, en particular el tamaño de las micelas. Posteriormente, correlacionamos las velocidades de reacción medidas con los tamaños de las partı́culas obtenidas, que medimos mediante microscopı́a electrónica de transmisión (TEM).Resultados: Se encontró experimentalmente que la cinética de reacción es de primer orden en elagente reductor (NaBH4 ) y de orden cero en el precursor de paladio (PdCl2 ). Descubrimos que eltamaño de las nanopartı́culas aumenta linealmente a medida que aumentan las velocidades de reacción, independientemente de las concentraciones reales de los reactivos o la temperatura. Proponemos un modelo cinético que explica la cinética observada experimentalmente, y predice la evolución del tamaño de partı́cula con parámetros de la formulación de las microemulsiones (volumen de agua, tamaño de micela, concentración), que aún deben ser corroborados experimentalmente.