Fabrication of polymer-metal nanocomposites with complex polymeric matrices for bactericidal and catalytic applications

• Autores: Berta Domènech
• Directores de la Tesis: Maria Muñoz Tapia (dir. tes.), Jorge Macanás de Benito (dir. tes.), Dmitri Muraviev (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2014
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Federico Mijangos Antón (presid.), Mirko Faccini (secret.), Tzanko Tzankov (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Unidades y constantes
  • Química
    • Química macromolecular
      • Polímeros compuestos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD 
• Resumen

  • D’una manera general, el present treball està enfocat a l’obtenció i l’estudi de nous materials útils per al tractament combinat d’aigu?es, és a dir, materials capaços d’aconseguir diferents objectius al tractar l’aigua en un sol pas. Aquest propòsit sembla un nínxol d’aplicació molt adient per als materials de mida nanoscòpica, donades les inusuals propietats catalítiques i bactericides que presenten com a consequ?ència de la seva mida. No obstant, els nanomaterials, i en especial les nanopartícules metàl·liques (metal nanoparticles, MNPs), també tenen limitacions i poden plantejar certs riscos. És per això que cal buscar mecanismes que en garanteixin la seva estabilització, la qual es considera un pas previ clau per la seva manipulació i aplicació futura. Durant els darrers anys s’ha demostrat que l’estabilització de les MNPs en matrius polimèriques permet el desenvolupament de nous materials polimèrics nanocompòsits en els quals les espècies reactives estan altament estabilitzades al temps que s’aconsegueix una fàcil manipulació del conjunt. Des d’un punt de vista pràctic, tant l’elecció com l’adequació de la matriu polimèrica juguen un paper molt important doncs sovint la matriu ha de servir simultàniament de medi de síntesi i d’estabilitzant. Així, en el present estudi s’ha considerat essencial obtenir, modificar o utilitzar directament diverses matrius polimèriques en la forma de pel·lícules i membranes, espumes i fibres tèxtils, capaces d’incorporar MNPs (concretament de de pal·ladi o plata) mitjançant la metodologia sintètica de la Síntesi Intermatricial (IMS), que inclou dos processos a priori senzills: la càrrega del precursor en la matriu polimèrica i la transformació del precursor en nanopartícula (normalment gràcies a una reacció de reducció). Per a fer-ho, d’una banda s’ha dut a terme la modificació de matrius polimèriques existents (p.e. poliètersulfona tipus Cardo) mitjançant reaccions senzilles de sulfonació amb la finalitat d’aportar els grups ionogènics considerats necessaris per aconseguir la càrrega dels precursors (ions metàl·lics o complexos iònics). D’altra banda, i com a novetat en l’aplicació de la IMS, s’han provat matrius sense grups iònics (com ara espumes de poliuretà i fibres tèxtils), a fi d’avaluar l’aplicabilitat i l’abast real de la tècnica. Els resultats obtinguts han mostrat que és possible sintetitzar AgNPs i PdNPs (tot i que no sempre amb la mateixa quantitat, distribució o mida) en totes les matrius assajades mantenint-ne les propietats inicials. Allò que es pot considerar com és més interessant és que s’ha demostrat que gairebé la totalitat dels diferents materials desenvolupats ofereixen les desitjades funcionalitats tant en aplicacions catalítiques (més concretament en l’eliminació de compostos nitroaromàtics de l’aigua) com en bactericides ( en l’eliminació d’Eschericha coli de solucions aquoses). Finalment, cal remarcar que la caracterització dels nanocompòsits obtinguts en una de les matrius utilitzades (Nafion 117) ha permès aportar nous coneixements en relació a la seva estructura interna, la qual cosa és de gran interès donat que és un material d’altes prestacions i àmpliament utilitzat, per exemple en piles de combustible de membrana polimèrica.