Nanopartículas de semiconductores y metales noble. Fotocatálisis plasmónica

AGUIRRE, MATIAS EZEQUIEL; GRELA, MARÍA ALEJANDRA

Mar del Plata

Jornada; 1ra Jornadas del Posgrado en Química de la FCEyN; 2016

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales/Universidad Nacional de Mar del Plata

INTRODUCCIÓN: El óxido de zinc (ZnO) es un interesante semiconductor de banda ancha de bajo costo, alta estabilidad y baja toxicidad tanto en medio ácido como básico. Comúnmente, suele utilizarse como mediador de reacciones de óxido-reducción foto-inducidas aplicadas a procesos de saneamiento ambiental o en procesos industriales en el marco de lo que se denomina fotocatálisis heterogénea. Sin embargo, debido a que se requiere luz ultravioleta (200-400 nm) para la generación de los portadores de carga involucrados en dichas reacciones y a que este tipo de luz representa una fracción inferior al 5 % de espectro solar; su aplicación es limitada. Si bien existen diferentes estrategias para extender la actividad de un óxido semiconductor de banda ancha a la región visible como, por ejemplo; el dopado o la sensibilización con colorantes,[1] una metodología menos explotada es la modificación de dichos óxidos con nanopartículas de metales nobles tales como el oro (Au) y la plata (Ag). En la literatura, esta última temática se encuadra dentro de lo que se denomina Fotocatálisis Plasmónica; la cual puede ser definida como todos aquellos procesos que son desencadenados por la excitación selectiva de un metal con características plasmónicas.[2] Las estructuras híbridas formadas por un óxido y un metal presentan propiedades ópticas y electrónicas superiores y diferentes a los materiales individuales. A su vez, las nanopartículas de metales nobles presentan una gran sección eficaz y un tipo de interacción especial con la luz visible (plasmón), por lo cual un arreglo metal/ semiconductor adecuado permitiría extender la respuesta de este último a regiones de espectro electromagnético en las que no es activo, ya sea por transferencia de energía y/o electrones.[3]RESULTADOS Y DISCUSIÓN: En esta presentación se informarán los avances logrados en el trabajo de Tesis Doctoral de quien escribe; el cual se titula: "Estudios de procesos fotoinducidos por irradiación visible en nanocompositos basados en óxidos semiconductores de banda ancha y metales nobles" (año 2015).Se realizará una discusión general de los resultados obtenidos en 3 sistemas de estudio formados por ZnO y metales como Au y Ag, abordando temas relacionados al estado de agregación, morfología de las nanoestructuras e identidad del metal. Asimismo, se comunicarán las conclusiones logradas en el estudio de las propiedades fotocatalíticas de los diferentes nanocompositos en reacciones modelo y como se racionalizaron los mecanismos de reacción mediante la detección de diferentes intermediarios, con objeto de demostrar que el proceso de fotocatálisis plasmónica procede mediante la transferencia de electrones desde el metal al semiconductor.Por último, se realizará una breve reseña de las líneas de investigación actuales en nuestro grupo, relacionadas con el diseño y caracterización de nanocompositos basados en semiconductores para llevar a cabo procesos fotosintéticos y líneas de trabajo futuras que reúnen temas inherentes al diseño, caracterización y determinación de la actividad de estructuras biomiméticas basadas en armazones metaloorgánicos para mediar la reducción del dióxido de carbono.REFERENCIAS [1] (a) Morikawa, T.; Asahi, R.; Ohwaki, T.; Aoki, K.; Suzuki, K.; Taga, Y. Review of Toyota CRDL 2005, 40, 45-50. (b) Deb, S.K. Sol. Energy. Mater. Sol. Cells 2005, 88, 1-10.[2] Zhang, X.; Chen, Y. L.; Liu, R.-S.; Din Ping Tsai, D. P. Plasmonic Photocatalysis. Rep. Prog. Phys. 2013, 76, 046401.[3] (a) Aguirre, M. E., Custo, G., Goes, M. S., Bueno, P. R., Zampieri, G., Grela, M. A. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 2018-2027. (b) Aguirre, M. E., Armanelli, A., Perelstein, G., Feldhoff, A., Tolley, A. J., Grela, M. A. Nanoscale 2015,7, 6667-6674.