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NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE COBRE (I)

Julia Díaz Delgado

2ºBIE

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE Cu2O

ÍNDICE

1. Objetivos 2. Antecedentes y Marco teórico 3. Síntesis de nanopartículas de Cu2O 4. Caracterización y resultados 5. Conclusiones

OBJETIVOS:

▸ Familiarizaciónconconceptosdelananociencia:

▸ SíntesisdenanopartículasdeCu2O.

▸ Caracterizacióndedichasnanopartículas.

‣  Origen

‣  Métodosdesíntesis

‣  Propiedades

NANOCIENCIA

▸  Estudiaprocesosocurridosenlaescalananométrica.

▸  Permiteconocervariacióndepropiedadesdeunmismomaterialsegúnsutamaño.

▸  Presentamúltiplesdisciplinas.

ANTECEDENTES DE LA NANOCIENCIA

▸  Las nanopartículas han sido utilizadas desde la antigüedad:

Pigmento en pinturas mayas

Copa de Licurgo

Vidrieras medievales

ORIGEN DE LA NANOCIENCIA

▸  Richard P. Feynman: (Padre de la nanotecnología)

▸  El desarrollo se verá favorecido por el descubrimiento del microscopio de efecto túnel. (1981)

‣ 1959: Charla que inspira el desarrollo de la nanotecnología.

‣ Propone la manipulación y reordenación de conjuntos de átomos.

NANOPARTÍCULASELINTERÉSENESTOSMATERIALESSEDEBEA:

�  LAS PROPIEDADES QUE APARECEN A ESCALANANOMÉTRICA.

�  Aescalamacrolaspropiedadessonfijasparaunmismotipodematerial

�  Aescalanano,puedenmostrarpropiedadesmuydiferentesposibilitandoaplicacionesúnicas:

•  Sustanciasopacassevuelventransparentes(Cu) • Materialesinertessetransformanencatalizadores(Pt) •  Sólidossevuelvenlíquidosatemperaturaambiente(Au) •  Aislantessevuelvenconductores(silicona)

Más pequeño

Más reactivo

Más pequeño

Más capacidad de penetración

Amplia superficie con mayor número de átomos respecto a su interior.

‣  Propiedades químicas:

PROPIEDADES DE LAS NANOPARTÍCULAS:

PROPIEDADES DE LAS NANOPARTÍCULAS:

‣  Propiedades Ópticas:

‣  El color varía con el tamaño de la partícula, (justificado por la resonancia del plasmón superficial.)

‣  Propiedades Mecánicas:

‣  La dureza y la resistencia mecánica aumentan con la disminución del tamaño y varían con la estructura cristalina que presentan las partículas

físicos

químicos

Procesos de síntesis de nanopartículas

Top down Bottom up

NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE COBRE (I)▸  Partícula metálica semiconductora.

▸  Su síntesis permite comprobar las propiedades cuánticas generales de las nanopartículas.

▸  Por su caracter semiconductor genera puntos cuánticos o Quantum dots.

Molécula de Cu2O

PUNTOS CUÁNTICOS▸  Dependen del diámetro de la banda prohibida de un material.

▸  Varían con el tamaño de la nanopartícula.

▸  El Cu2O es una alternativa barata y no tóxica para trabajar.

Relación entre tamaño y color del punto cuántico

SÍNTESIS DE NANOPARTÍCULAS DE CU2O▸  Utilizamos una reacción redox:

A)  Oxidación de glucosa en presencia del R. Benedict en medio alcalino, produciendo sales del ácido carboxílico .

B)  Iones de cobre (II) se reducen a óxido de cobre (I) de color más rojizo.

Reactivos:

‣ Na OH

‣  Glucosa 2,6M (agente reductor)

‣  Reactivo de Benedict. •  CuSO4.5H2O (agente oxidante) •  Citrato de sodio (para estabilizar el

Cu2+ ) •  Na2CO3 y NaOH (para alcalinizar el

medio)

‣ Agua destilada como medio de reacción, Mm 18,02 g/mol.

+3H2O

MÉTODOS DE SÍNTESIS

▸  Variando la concentración de NaOH:

Esta variación de concentración influirá en el pH y en la actividad reductora de la glucosa

Procedimiento -1

▸  Variando la cantidad de R. Benedict utilizado:

Procedimiento - 2

MÉTODOS DE SÍNTESIS

RESULTADOS DE SÍNTESIS:▸  Método de variación de concentración de NaOH:

Se dan tres síntesis totales dada la rápida sedimentación del compuesto y el mal estado de uno de los reactivos.

Resultado de síntesis 3 Sedimentación de muestras

Resultado de síntesis 2 Resultado de síntesis 1

▸  Método de variación en la cantidad de Benedict:

Este método pese a ser más inexacto en tamaño es más efectivo desde un

inicio, al haber mayor distinción de colores.

Resultados de muestra Resultados de muestra (iluminados)

CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS SINTETIZADAS‣ He utilizado dos métodos de caracterización:

‣  Espectrofotómetro UV/Visible.

‣  TEM, (microscopio electrónico de transmisión).

Equipo utilizado

Equipo de preparación de muestras

Instalación del TEM

CARACTERIZACIÓN CON ESPECTROFOTÓMETRO

1. NaOH:

‣ Línea negra une máximos de absorción.

‣ Tenue desviación notable para vial 6, con un desplazamiento total de 417 a 426nm.

‣ Resultados estimables.

2. Benedict:

Desplazamiento del máximo relacionado con el color del vial.

Máximos respectivos:

Vial 2: 545nm Vial 3: 555nm Vial 4: 590nm

CARACTERIZACIÓN CON TEM1. NaOH:

Conjunto heterogéneo de np en vial 6

np presentes en vial 4 Posible conjunto de np en vial 1

2. Benedict:

Zoom región central

Vial 2

Zoom región dcha

Zoom región central dcha

Vial 4

Vial 3

Zoom región central

Vial 1

CONCLUSIONESI.  Se ha comprobado la mayor efectividad del método de síntesis

de nanopartículas de Cu2O a partir de la variación del R. de Benedict.

II.  La síntesis de nanopartículas ha hecho notable lo cautelosa y exacta que ha de ser la actividad de síntesis.

III.  Este proyecto me ha permitido conocer aspectos sobre la Nanociencia, nanopartículas e incluso de la física y de la química de gran interés.

IV.  La caracterización de nanopartículas me ha permitido experimentar la actividad científica desde un punto de vista real.

V.  Tener la posibilidad de realizar este proyecto es una experiencia enriquecedora en todos los aspectos.

“HAY MUCHO SITIO AL FONDO”

Richard P. Feynman