NANOESFERAS HUECAS DE OXIDO DE CERIO: USANDO MOLDES BLANDOS

A. MANZINI; R. PERUGACHI; M. G. BELLINO; A. E. REGAZZONI

Cordoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Las importantes aplicaciones catalíticas del óxido de cerio han impulsado el desarrollo de un gran número de variantes de procedimientos de síntesis que intentan controlar las características morfológicas y texturales de partículas de CeO2. En la actualidad, las nanoestructuras esféricas huecas de CeO2 han despertado gran interés. La manera usual de preparar estas nanoestructuras consiste en la síntesis de partículas núcleo-cáscara usando moldes “rígidos” de SiO2(1) o poliestireno,(2) y la posterior destrucción del núcleo por disolución selectiva o calcinación, respectivamente. Las dificultades intrínsecas de estos procesos pueden, en principio, aliviarse si se recurre al uso de moldes “blandos”, como los liposomas, que empleados en procedimientos de alcalinización homogénea permiten la síntesis de nanocápsulas híbridas.(3) En este trabajo describimos la preparación de am-Ce(OH)CO3@liposoma y estudiamos su transformación térmica en nanoesferas huecas de CeO2.Los liposomas fueron preparados por extrusión sucesiva de dispersiones acuosas de vesículas de fosfatidildicolina por membranas de policarbonato de porosidad decreciente; su diámetro, determinado por DLS, es 190 nm. Las nanocápsulas fueron preparadas mezclando volúmenes adecuados de soluciones de Ce(NO3)3 y urea, y de la dispersión de liposomas, dejando envejecer las suspensiones resultantes durante 4 horas a 70 oC.Las nanocápsulas híbridas así obtenidas son esféricas, y de gran uniformidad. Su diámetro medio, determinado por FE-SEM, es ca. 330 nm, en buena concordancia con las medidas de DLS. El crecimiento de las cáscaras, que acompaña la evolución de pH, sigue la ley de Avrami-Erofe’ev, con exponente 3.2. Los diagramas de difracción de electrones indican la naturaleza amorfa de las cáscaras de Ce(OH)CO3, y los espectros FTIR, que presentan las bandas características de las vesículas formadas por fosfolípídos (excepto aquellas enmascaradas por las vibraciones de carbonato), indican que los liposomas usados como molde constituyen los núcleos de las nanocápsulas.Después de un tratamiento térmico escalonado en aire (temperatura final: 600 oC), estas nanocápsulas se transforman en nanoestructuras esféricas huecas de CeO2; su diámetro se reduce a 260 nm, como consecuencia de la pérdida del corazón acuoso de los liposomas y de la densificación de las cáscaras. A 200 oC desaparecen las bandas debidas a los estiramientos C-H y la banda de agua se reduce notablemente; esto es acompañado por una pérdida de masa modesta y una muy leve liberación de calor. Las bandas debidas a carbonato se separan, indicando un cambio de coordinación. La condensación de OH−, centrada a 285 oC, es seguida por la pérdida de CO32−, que finaliza mayoritariamente a 425 oC. Consecuentemente, la intensidad de las bandas de carbonato disminuye, y se aprecian, aunque débilmente, bandas de fosfato.Usando resultados negativos, que destacan la estabilidad mecánica de las nanoestruc-turas huecas preparadas por esta vía, se hará énfasis en los cuidados que debe tenerse cuando se emplea moldes “blandos” en la síntesis de nanocápsulas.