Nanopartículas de ZnO sintetizadas vía Ultrasonido: Impacto de las condiciones de síntesis sobre las propiedades relevantes de las NPs

BRUNO BOTELLI; LASSALLE, VERONICA L.

Río Cuarto

Encuentro; XXI Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados; 2022

UNRC

Las nanopartículas (NPs) de ZnO son un tipo de material semiconductor que en escala nanométricatienen buena versatilidad para aplicaciones en varios campos como industrial, biológico, óptico, sensorial ymédico, entre otros, pudiendo presentar diversas morfologías [1]. Es por ello, que existen diferentesmetodologías de síntesis química a partir de precursores en disolución. Sin embargo, varias exigencondiciones tales como elevadas temperaturas y presiones así como el uso de reactivos contaminantes [2].En este trabajo, se emplea el método por ultrasonido (US), también conocido como síntesis sonoquímica,debido a su simple operación, baja toxicidad y la posibilidad de trabajar a temperatura ambiente y presiónatmosférica; permitiendo la obtención de NPs de menor tamaño y en tiempos de síntesis más cortos [3].Esta metodología se fundamenta en el empleo de ondas de ultrasonido en el medio de reacción paragenerar cavitaciones, las cuales generan pequeñas burbujas que luego implosionan generando sitios dereacción denominados “hot spots” de pocos microsegundos de existencia. De esta manera, se creancondiciones extremas transitorias, tales como presiones del orden de cientos de atmósferas y temperaturasdel orden de miles de Kelvin que permiten la síntesis de las NPs de interés [4]. Se ha demostrado que estametodología permite obtener NPs de diferentes características mediante el ajuste conveniente de losparámetros experimentales asociados a la misma. Este trabajo se centra en el estudio de parámetrosrelevantes asociados a la síntesis de NPs de ZnO por el método de US, para analizar su correlación conpropiedades de interés de las NPs como tamaño, morfología, cristalinidad, polidispersión. Para ello seanalizaron en esta etapa dos parámetros: potencias y tiempos de síntesis.Las NPs obtenidas se caracterizaron mediante Difracción de rayos X (XRD), espectroscopia Infrarrojapor transformada de Fourier (FT-IR), dispersión de luz dinámica (DLS) así como mediciones de potencialZeta. Por otro lado, se realizaron estudios por microscopía electrónica de transmisión (TEM) y de barrido(SEM) para estudiar sus tamaños y morfologías. Los resultados obtenidos demuestran un patrón decristalinidad característico de la wurzita. Por FT-IR, se observan bandas características entre 400 y 1000cm-1correspondientes vibraciones de estiramientos de enlaces Zn-O. Las mediciones de potencial Z registranvalores entre -3.2 y -22.4mV, dependiendo de las condiciones. En cuanto a su diámetro hidrodinámicofueron registrados valores entre 259 y 621 nm. La morfología varía sensiblemente en función de la potenciay del tiempo de síntesis fijados, generando desde esferas y cubos hasta NPs huecas.