Combinando nanopartículas metálicas con films mesoporosos

PAULA C. ANGELOMÉ; VANESA LÓPEZ-PUENTE; DENIS RODRÍGUEZ-FERNÁNDEZ; IANINA L. VIOLI; JORGE PÉREZ-JUSTE; ISABEL PASTORIZA-SANTOS; GALO J. A. A. SOLER-ILLIA; LUIS M. LIZ-MARZÁN

Mar del Plata

Encuentro; XIII Encuentro Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2013

INTRODUCCIÓN La combinación de films delgados de óxidos mesoporosos con nanopartículas metálicas es de interés en varios campos, incluyendo catálisis, (bio)sensores y óptica no lineal. En la mayoría de los trabajos de la literatura las nanopartículas (NP) se preparan dentro de los poros del óxido o se incorporan a la solución de dará lugar al film, resultando muy dificultoso controlar simultáneamente la posición espacial y la forma de las NP. En este trabajo se preparó una nueva familia de materiales, compuestos por dos o más capas en los que pudo controlarse satisfactoriamente el tamaño, la forma y la posición de las NP y la estructura del film mesoporoso. En estos materiales, además, el film ayuda a mantener las partículas unidas al sustrato y actúa como filtro entre éstas y el medio exterior. Posteriormente, las NP pueden crecerse a través de los poros del film, dando lugar a formas que no son fácilmente accesibles mediante otras metodologías. MATERIALES Y MÉTODOS Se prepararon NP de Au y sílice recubierta con Au mediante métodos de química coloidal, partiendo de TEOS, HAuCl4, reductores (citrato, ácido ascórbico) y estabilizantes (CTAB, PVP). Las NP se adhirieron a la superficie utilizando métodos de ensamblado capa por capa o uniones químicas tiol-Au. Los films mesoporosos de TiO2, SiO2 y ZrO2 se prepararon por autoensamblado inducido por evaporación (EISA). Para su síntesis se utilizaron precursores organometálicos o sales del metal deseado y copolímeros dibloque o tribloque como moldes (F127, Brij58). Los films se prepararon por spin coating sobre el sustrato elegido (vidrio, Si). Los materiales obtenidos se caracterizaron mediante espectroscopía UV-vis, microscopía electrónica (SEM, TEM, HRTEM), XPS, 2D-SAXS y elipsoporosimetría. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En primer lugar, se prepararon materiales conteniendo dos capas: una submonocapa de partículas metálicas (esferas, estrellas, decaedros) adheridas a vidrio y un film mesoporoso (SiO2 con diámetro de poros de 6 o 12 nm, TiO2 y ZrO2 con poros de 12nm). Se estudió la estabilidad de los films porosos y de las NP durante la síntesis y el procesamiento mediante diversas técnicas. Así, se demostró que en la mayoría de los casos tanto las NP como el film mantienen sus propiedades individuales al combinarse. Para estos sistemas se estudió su aplicación como sensores de evaporación. Además, se realizaron experimentos de crecimiento de las NP ? que actuaron como semillas ? a través de los poros, utilizando una solución apropiada (Au+ - CTAB y ácido ascórbico). Se obtuvieron partículas anisotrópicas de diferentes morfologías, dependiendo de la forma inicial de las partículas, del tamaño de poro, del espesor del film y de las condiciones de reacción utilizadas. Finalmente se construyeron, satisfactoriamente, arquitecturas más complejas, colocando las nanopartículas de Au o SiO2 entre dos films mesoporosos con distintas características (composición de la pared, tamaño de poro, etc.) y realizando, posteriormente, su crecimiento.