Diseño, síntesis y caracterización de nanopartículas metálicas para catálisis y detección

Resumo

En la presente tesis se pretende diseñar y sintetizar nuevas nanopartículas metálicas, proceder a su caracterización para conocer bien su estructura y sus propiedades ópticas y catalíticas que serán fundamentales para su aplicabilidad. El grupo de Química Coloidal, donde se ha realizado esta tesis, posee un amplio conocimiento en la síntesis de nanopartículas con propiedades ópticas bien definidas para su aplicación en catálisis y (bio)detección. En esta tesis, presentaremos diferentes partículas de Pd, Au y Ag, que hemos sintetizado, estudiando sus propiedades y demostrando su utilidad para procesos catalíticos y en sistemas de detección. La estructura de la tesis está dividida en cinco capítulos. El Capítulo 1, se corresponde a una introducción general, la cual presenta de un modo general las propiedades de las nanopartículas metálicas, los métodos de síntesis de las nanopartículas y los principios básicos de la espectroscopia Raman y la espectroscopía Raman aumentada por superficie. Los otros capítulos (del 2 al 5), se estructuran con el mismo formato: introducción, sección experimental, resultados y discusión, conclusiones y para finalizar las referencias. Adicionalmente, cada uno de estos capítulos incluye un apéndice, que se encuentran en el final de la tesis. El Capítulo 2 está dedicado a la síntesis de dos tipos de nanodendritas de Pd. Se ha llevado a cabo el estudio de su caracterización utilizando diferentes técnicas (a nivel macroscópico y microscópico) para un mejor conocimiento de su estructura y estudiar su influencia en las propiedades catalíticas con la reacción de hidrogenación del 4-nitrofenol. En el Capítulo 3 se ha llevado un estudio teórico y experimental de nanopartículas de Au@Pd (núcleo-corteza). De este modo se pretende combinar las propiedades de ambos metales (ópticas y catalítica) y probar su uso como sensores de hidrógeno o para el estudio de una reacción mediante la espectroscopía SERS. El estudio de una nueva metodología para la fabricación de unas nuevas partículas se desarrolla en el Capítulo 4. Describe como se puede modificar la morfología y la composición de las partículas utilizando la reacción de reemplazamiento galvánico acoplada con el método de co-reducción. De este modo se obtienen partículas huecas que no presentan poros en su superficie empleando para ello diferentes técnicas de caracterización. El Capítulo 5 está basado en el conocimiento que se ha desarrollado en el capítulo anterior. En él se diseñan y se fabrican unas cápsulas huecas cuyo interior está codificado con diferentes moléculas activas en Raman. Mediante esta metodología es posible incrementar en gran medida el número de códigos que podrían utilizarse por ejemplo en biomedicina. A continuación de los capítulos, se exponen las conclusiones generales que se han obtenido en esta tesis. En general, se espera que esta tesis ayude a la creación de nuevos dispositivos que se puedan emplear para la detección o en procesos catalíticos, utilizando estas partículas. Del mismo modo, ayudar a un mejor entendimiento para la creación de nuevas partículas que presenten propiedades potenciales en diferentes campos.