Fotoactividad de nanocompositos Au/ZnO inducida por irradiación visible

AGUIRRE, MATIAS EZEQUIEL; YESICA DI IORIO; DE SOUZA GOES, M.; BUENO, P. R. ; GRELA, M. A

Cordoba

Congreso; XI Encuentro Latinoamericano de fotoquímica y Fotobiología; 2012

ELAFOT

Se ha sugerido recientemente que las nanopartículas de metal depositadas sobre la superficie de un óxido semiconductor pueden actuar como sensibilizadores de modo similar a lo que ocurre con un colorante orgánico. Como es sabido cuando la luz incide sobre un metal, puede crear una polarización superficial de plasmones. Muy brevemente, los plasmones son oscilaciones colectivas de los electrones de la banda de conducción del metal. Las características de la banda del plasmón dependen del tamaño, forma y entorno dieléctrico de las partículas del metal y se ven críticamente afectadas por el proceso de generación de las nanoestructuras. En este trabajo, se sintetizaron nanoestructuras del tipo ZnO/Au por deposición fotoquímica de partículas de metal a partir de la irradiación UV de soles de nanopartículas de ZnO en condiciones anaeróbicas. Trabajando con relación de precursores constante , hemos encontrado que la forma del espectro de absorción correspondiente al plasmón depende criticamente del contenido de agua presente en la síntesis. Este resultado se correlaciona con las imágenes obtenidas por microscopía electrónica de transmisión y barrido, que muestran que el incremento del contenido de agua impide progresivamente la agregación de las partículas de oro. La capacidad de los materiales sintetizados como mediadores de procesos de transferencia de carga inducidos por irradiación del plasmón (536 nm +/-10nm) fue testeada usando como molécula blanco el 2-propanol, siguiendo la aparición de su producto de oxidación (acetona) por HPLC. Los resultados muestran nuevamente un rol decisivo del contenido de agua, lo cual refleja el control de la superficie del metal en el proceso de fotocatálisis. Los perfiles de concentración de acetona en función de la dosis de fotones absorbida por el plasmón, muestran una evolución no lineal con la presencia de un tiempo de inducción que aumenta con la concentración de agua. Por encima de 100 mM, no fue posible observar actividad fotocatalítica. También se observa un decaimiento de la acetona a tiempos largos de irradiación debido a la fuerte interacción existente entre ésta y la superficie metálica. Las máximas concentraciones de acetona [Ac]/mM = 0.46, 0.407 y 0.63 logradas para [H2O]/mM= 27, 54 y 82 a distintas dosis de fotones/mM= 8.68, 6.35 y 10,68 implican una eficiente transferencia electrónica de cargas inducida por luz visible, que puede estimarse en valores medios de 5.3, 6.4 y 5.9% respectivamente. Se propone y discute un mecanismo que permite racionalizar estas observaciones.