Nanoparticulas bimetálicas de Au-Ag: síntesis, caracterización y su aplicación para el transporte térmico

Abstract

RESUMEN: En este trabajo de investigación hemos estudiado la preparación y caracterización de nanopartículas coloidales mono y bimetálicas utilizando métodos químicos. El entendimiento y el control de los diferentes parámetros experimentales durante la síntesis, son la clave para una exitosa fabricación de materiales con nuevas propiedades predeterminadas. Se ha estudiado la correlación entre los parámetros de crecimiento de las dispersiones coloidales de nanopartículas metálicas y las propiedades físicas y químicas. Los efectos del tamaño y composición sobre las propiedades ópticas, electrónicas y estructurales son investigados utilizando diferentes técnicas de caracterización: Espectroscopia UV-Vis, XPS, XRD, TEM y HREM. La obtención de las nanopartículas metálicas coloidales se logró mediante la optimización de las condiciones de nucleación y crecimiento. Por ello se realizó la variación de parámetros como la concentración de los reactantes metálicos, tipo de reductor (NaOH-metanol, H2O-etanol y NaBH4), cantidad de estabilizador, temperatura y tiempo de síntesis, y atmósfera de reacción; se analizan los resultados. De esta manera se lograron establecer las mejores condiciones para la síntesis de nanopartículas monometálicas de Au, Ag, y bimetálicas de Au/Ag, a diferentes relaciones molares. Se realiza un estudio de la formación de las nanopartículas bimetálicas de Au/Ag preparadas por reducción simultánea y se proponen los respectivos mecanismos de formación. Partículas metálicas homogéneas con un control en el tamaño entre 1-10 nm, fueron sintetizadas usando los sistemas reductores H2Oetanol y NaBH4 y diferentes cantidades de reactantes metálicos. Se muestra que las nanopartículas bimetálicas preparadas por reducción simultánea no son una simple mezcla física de partículas monometálicas si no que están compuestas de aleaciones o con estructuras core-shell de los correspondientes elementos metálicos.

ABSTRACT: In this work of investigation we studied the preparation and characterization of colloidal mono- and bimetallic nanopartículas using chemical methods. The understanding and the control of the different experimental parameters during the synthesis are the key for a successful manufacture of materials with new predetermined properties. The correlation between the parameters of growth of the colloidal dispersions of metallic nanopartículas and the physical and chemical properties has been studied. The effects of the size and composition on the optical, electronic and structural properties are investigated using different techniques from characterization: spectroscopic UV-Vis, XPS, XRD, TEM and HREM The obtaining of nanopartículas metallic colloidal was obtained by means of the optimization of the conditions of nucleation and growth, for that reason made the variation of the parameters like concentration of the metallic reactants, type of reducer (NaOHmetanol, HÒ-ethanol and NaBH4), amount of stabilizer, temperature and time of synthesis, atmosphere of reaction and the results are analyzed. This way establishes the best conditions of monometallic syntheses of nanopartículas of Au, Ag, and bimetallic of Au/Ag, to different reasons molars. A study of the mechanisms formation of nanopartículas metallic of Au/Ag prepared by simultaneous reduction and the respective mechanisms of formation set out. Homogenous metallic particles with a control in the size between 1-10 nm were synthesized using the reducing systems HÒ-ethanol and NaBH4 and different amounts from metallic reactants. Sample that nanopartículas bimetallic prepared by simultaneous reduction is not a simple physical monometallic particle mixture if not that stand compound of alloys or with structures core-shell of the corresponding metallic elements..