Influencia de la plantilla de sílice para la síntesis de nano-hidroxiapatita: área superficial y porosidad

ALDAIR VERGEL RANGEL; SERGIO D. EZQUERRA RIEGA; HERNÁN B. RODRÍGUEZ; MARÍA LAURA DELL´ARCIPRETE; D. FABIO MERCADO CASTRO

Bahía Blanca

Encuentro; XXII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados (NANO 2023); 2023

Universidad Nacional del Sur

La necesidad de utilizar materiales y procesos ambientalmente sostenibles para el tratamiento de problemáticas vigentes ha volcado todos los esfuerzos en optimizar los métodos de síntesis de nanomateriales con el fin de hacerlos eficientes, resistentes y duraderos. Numerosas investigaciones se han centrado en evaluar el desempeño de la hidroxiapatita (HAp) en el campo catalítico, por su buen acoplamiento con otros materiales debido a sus propiedades de intercambio iónico versátil, buena afinidad, alta estabilidad y bajo costo; centrándose en mejorar sus características adsorbentes asociadas a su área superficial y porosidad. En esta investigación se abordó la síntesis de nanopartículas de HAp utilizando diferentes plantillas de nanopartículas de sílice (nP-SiO2) a través del método de nucleación.En la síntesis se partió de 3 plantillas de nP-SiO2 de diferente tamaño: 60, 106 y 342 nm de diámetro hidrodinámico, sintetizadas mediante el método sol-gel de Stöber. Se suspendieron las nP-SiO2 en agua desionizada bajo ultrasonido, luego a temperatura de 50 °C se adicionó el precursor de Ca2+. Transcurridas 2 h se agregó el precursor del grupo PO43-. El sistema se incubó durante 24 h para favorecer el crecimiento de la HAp. Posteriormente, se realizaron varios lavados con etanol al 70%. El sólido obtenido fue sometido a un tratamiento alcalino con una solución 5% p/p de NaOH durante 24 h para remover la plantilla de nP-SiO2, posteriores lavados de purificación con agua/etanol y secado a 80 ºC. Las HAp sintetizadas se nombraron de acuerdo con el diámetro de partícula de las nP-SiO2 que le precede, como sigue: HAp@S60, HAp@S106, HAp@A342.Se obtuvieron partículas con geometría cilíndrica asemejándose a agujas con diámetro entre 20-50 nm y con longitudes de más de 100 nm para todas las muestras según el análisis de las micrografías TEM. El análisis mediante espectroscopia IR sugiere la presencia de HAp cristalina por la presencia del modo vibracional de estiramiento del grupo hidroxilo (ν1 OH) en la región de 3570 cm-1, además de los grupos característicos típicos de la HAp. La cristalinidad de todas las muestras fue confirmada por difracción de rayos X. Sin embargo, del análisis de las isotermas de absorción/desorción de N2 se logró identificar una relación directa entre el diámetro de partícula de las nP-SiO2 y el área superficial BET expuesta por las HAp; siendo que a mayor tamaño de partícula de la plantilla se obtiene mayor área superficial; presentando, además meso y/o microporosidad según la plantilla utilizada. Por lo tanto, en este trabajo hemos logrado un método de síntesis de nanopartículas de HAp con propiedades superficiales y estructurales deseadas variando la plantilla de sílice utilizada. Estas nanopartículas de HAp serán utilizadas para la formación de compositos optimizados para usos en fotocatálisis.