Modificación de films mesoporosos con nanopartículas metálicas

M.C. FUERTES; M.H. MARCHENA; A. WOLOSIUK; G. J. A. A. SOLER-ILLIA

Salta, Argentina

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

Los films delgados de óxidos mesoporosos (FOM) son matrices atractivas para la inclusión de nanopartículas metálicas (NP). El confinamiento de nanoestructuras metálicas dentro de películas dieléctricas conduce a la formación de materiales con potenciales aplicaciones en catálisis, plasmónica y dispositivos fotónicos. En la literatura se ha reportado la síntesis de NP@FOM, pero no se han realizado estudios de importantes aspectos como control y cuantificación del llenado de los poros, y localización selectiva de NP en estructuras dieléctricas complejas. En este trabajo, se presenta la síntesis de NP de Ag dentro del arreglo de poros de films mesoporosos. Los materiales compuestos Ag@MOF sintetizados presentan contenidos variables de metal, en función de las condiciones de síntesis y la accesibilidad y reactividad de la  matriz mesoporosa. Como matrices se utilizaron films de SiO2 y TiO2 de una o más capas con poros ordenados; estructuras multicapa se construyeron intercalando diferentes óxidos. Los films se sintetizaron por dip coating combinando el método sol-gel con el autoensamblado de surfactantes. El diámetro de poro varía entre 2 y 10 nm, según el molde utilizado. Las NP se sintetizaron dentro de estas estructuras mediante reducción química electroless. El tamaño máximo de las NP está determinado por el diámetro de poro de la matriz. Para determinar el contenido de Ag en función de las condiciones de síntesis, se utilizó reflectometría de rayos X (XRR). El aumento de la densidad electrónica de los films con el tiempo de reacción de reducción se atribuyó al incremento del contenido de Ag dentro de los mesoporos. Los films de sílice y titania presentan reactividades diferentes frente a la reacción de reducción de Ag+. Este hecho permite diseñar y construir arreglos de NP precisamente ubicados en ciertas capas de una multicapa que contenga films de estos dos óxidos. Los films de TiO2 dentro de una estructura de 8 capas alternadas sílice-titania fueron selectivamente modificados con NP en un solo paso. Los cambios en las señales difractadas debidos a la formación de NP dentro de los poros ordenados de las capas de titania se detectaron mediante 2D-SAXS. Las propiedades ópticas de los materiales sintetizados se estudiaron con espectroscopia UV-Vis. El control de la reactividad y accesibilidad de la matriz porosa, el tamaño de poro, y las condiciones de síntesis de las NP hace posible el diseño de estos materiales compuestos metal@óxido en función de las propiedades buscadas.