Nuevas nanoestructuras plasmónicas de oro y oro-plata: Estudio de sus propiedades catalíticas, fotocatalíticas y fototérmicas
- Autores: Javier Quintana Vázquez
- Directores de la Tesis: José María López de Luzuriaga Fernández (dir. tes.), Miguel Monge Oroz (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de La Rioja ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Número de páginas: 332
- Títulos paralelos:
- New gold and gold-silver plasmonic nanostructures: Study of their catalytic, photocatalytic and photothermal properties
- Tribunal Calificador de la Tesis: Montserrat Gómez Simón (presid.), María Angeles Palacios López (secret.), Jordi Hernando Campos (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química por la Universidad de La Rioja
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Dialnet
- Resumen
- español
El presente trabajo está dedicado a la síntesis, caracterización, estudio de propiedades y posibles aplicaciones de diferentes nanoestructuras plasmónicas monometálicas de oro y bimetálicas de oro y plata, formadas a partir de la descomposición de compuestos organometálicos. El control sobre este proceso es indispensable para modular su forma, tamaño y composición, características directamente relacionadas con sus propiedades, lo que nos permitirá modificarlas de manera dirigida. Por otro lado, el empleo de un agente director de forma será determinante en la formación de las nanoestructuras, delimitando su crecimiento o favoreciendo su organización. Así, esta memoria se estructura en tres capítulos:
El primero se centra en el autoensamblaje de nanopartículas esféricas de oro de pequeño tamaño para formar unas nuevas nanoestructuras más complejas denominadas coloidosomas. Debido a su interesante morfología, estas especies presentan una intensa y amplia absorción en la región del visible, lo que les va a permitir aprovechar gran parte de esta radiación para generar calor, aumentando considerablemente su temperatura. Además, el medio en el que se encuentren será crítico a la hora de favorecer procesos de agregación/desagregación de las nanopartículas de menor tamaño, lo que modificará drásticamente sus propiedades plasmónicas.
En el segundo capítulo se detalla la formación controlada de nanobarras bimetálicas de oro y plata cuyas dimensiones se pueden modular a través de la estequiometría entre el precursor organometálico y un agente director de forma (ácido oleico). Estos materiales presentan una intensa absorción de radiación en la región del infrarrojo cercano debido a su resonancia de plasmón superficial longitudinal, lo que les va a permitir presentar una alta conversión de luz en energía térmica tanto en estado sólido como en disolución. Además, presentan un gran potencial en reacciones de reducción, lo que las convierte en materiales idóneos para aplicaciones de terapia fototérmica o en fotocatálisis.
Por último, el tercer capítulo está dedicado a la síntesis de nuevos materiales híbridos a través a la deposición de las nanoestructuras descritas en los dos primeros capítulos sobre diferentes sustratos como son el nitruro de carbono grafítico, nanopartículas de sílice o nanocubos de azul de Prusia. La combinación con estos diferentes materiales permitirá ampliar y potenciar las propiedades de las nanoestructuras empleadas, pudiendo incluso generar un efecto sinérgico entre ambos. Al igual que las especies aisladas, los nuevos nanomateriales híbridos muestran un fuerte efecto fototérmico y la capacidad de catalizar diferentes reacciones de reducción. Además, la combinación con un semiconductor, como es el nitruro de carbono grafítico, va a permitir llevar a cabo y mejorar diferentes reacciones de degradación de contaminantes persistentes en agua.
- English
The present work is devoted to the synthesis, characterization, study of properties and possible applications of different plasmonic monometallic gold and bimetallic gold and silver nanostructures, formed from the decomposition of organometallic compounds. Control over this synthesis is essential to modulate their shape, size and composition, characteristics closely related to their properties, which will allow us to modify them as required. On the other hand, the use of a shape-directing agent, which allows us to modify the environment of the precursor, will be decisive in the formation of nanostructures, limiting their growth or favoring their organization. Thus, this work is structured in three chapters:
The first one focuses on the self-assembly of small-sized spherical gold nanoparticles to form new, more complex nanostructures called colloidosomes. Due to their interesting morphology, these species show an intense and broad absorption in the visible region, which will allow them to take advantage of a large part of this radiation to generate heat, considerably increasing their temperature. In addition, the medium in which they are found will be critical to favoring aggregation/disaggregation processes of the smaller nanoparticles, which will drastically modify their plasmonic properties.
The second chapter details the controlled formation of bimetallic gold and silver nanorods whose dimensions are controlled through the stoichiometry between the organometallic precursor and a shape directing agent (oleic acid). These materials present an intense radiation absorption in the near infrared region due to their surface plasmon resonance, which will allow them to present a high conversion of light into thermal energy both in the solid state and in solution. In addition, they show a great potential in reduction reactions, which makes them suitable materials for photothermal therapy or photocatalytic applications.
Finally, the third chapter is dedicated to the synthesis of new hybrid materials through the deposition of the nanostructures described in the first two chapters on different substrates such as graphitic carbon nitride, silica nanoparticles or Prussian blue nanocubes. The combination with these different materials will allow extending and enhancing the properties of the nanostructures used, and may, even, generate a synergistic effect between both. Like the isolated nanostructures, the new hybrid nanomaterials display a strong photothermal effect and the ability to catalyze different reduction reactions. In addition, the combination with a semiconductor, such as graphitic carbon nitride, will make it possible to carry out and improve different degradation reactions of persistent pollutants in water.
- español
