Síntesis y aplicaciones de nanopartículas de Cu soportadas sobre films de óxidos mesoporosos

RUSBEL CONEO RODRÍGUEZ; ANDREA V. BORDONI; SERGIO E. MOYA; PAULA C. ANGELOMÉ

La Plata

Encuentro; XVIII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2018

En años recientes las nanopartículas (NPs) de Cu han llamado la atención por su gran desempeño en aplicaciones relacionadas con electrónica, sensores y catálisis. Además, el Cu es un elemento abundante, barato y capaz de catalizar una gran variedad de reacciones [1]. Sin embargo las NPs de Cu (0) son propensas a oxidarse rápidamente en cuando son expuestas al aire, formando óxidos, que suelen ser mas estables. Si bien estos óxidos tienen aplicaciones en diversos campos [2], el Cu(0) es el estado de oxidación de mayor interés y su obtención representa, por lo tanto, un gran desafío. Por otro lado, los films delgados de óxidos mesoporosos son interesantes debido a su alta porosidad, el gran control del tamaño de poros y a la sencillez con la que pueden ser adaptados a dispositivos. Estos óxidos además, pueden ser funcionalizados con sitios de anclaje para estabilizar las NPs y ayudar a mantenerlas dispersas [3].En el presente trabajo, se sintetizaron materiales compuestos basados en NPs de Cu y óxidos de Cu soportadas sobre films delgados mesoporosos (FDM) de SiO2 funcionalizados con grupos -COOH y NH2. Los FDM funcionales fueron sintetizados mediante la combinación de reacciones sol-gel y autoensamblado de surfactantes. La función orgánica elegida se incorporó mediante co-condensación [3], utilizando silanos funcionales comerciales o preparados específicamente. Las NPs fueron sintetizadas dentro de los poros del óxido, a temperatura ambiente, sumergiendo de manera alternada los FDM en soluciones de Cu (II) y de reductor (NaBH4). Los sistemas obtenidos fueron caracterizados mediante espectroscopía UV-Vis, microscopia TEM, XPS y EELS. Se obtuvieron NPs de Cu (0) de 3 nm de diámetro en los sistemas funcionalizados con grupos COOH y NPs de óxidos de Cu (I y/o II) en los sistemas funcionalizados con grupos NH2 (Figura 1). Todas las NPs obtenidas fueron estables en el tiempo y presentaron actividad catalítica frente a la reducción de 4-nitrofenol. Los resultados obtenidos demuestran la versatilidad de los FDM de SiO2 funcionalizados para actuar como soporte de NPs basadas en Cu, permitiendo estabilizar distintos estados de oxidación de acuerdo a la necesidades de la aplicación prevista.