Obtención de Nanopartículas de Sílice por el método Sol-Gel

Abstract

En la actualidad existe un gran desarrollo en el campo de la nanotecnología, el cual ha impulsado diferentes campos de estudio como la medicina, la electrónica, la catálisis, la industria textil, el tratamiento y remediación de aguas, etc. Las nanopartículas de sílice pueden ser aplicadas en biología, farmacología, como encapsulador de metales, óxidos y/o fármacos que permiten estabilizar estos materiales y protegerlos del medio ambiente, sin alterar sus propiedades. El presente trabajo se encuentra enmarcado en la síntesis de nanopartículas de sílice por el método sol-gel en medio no acuoso, en este trabajo se obtuvieron nanopartículas de sílice (SiO2) utilizando diferentes alcoholes como solvente (metanol, etanol, 2-propanol y 1-butanol), con el objeto de estudiar la influencia del solvente en la síntesis. Los resultados más relevantes en cuanto a menor tamaño y monodispersidad de las nanopartículas formadas fueron cuando se utilizó al metanol como solvente con Tetraetilortosilicato [TEOS] con una concentración de 0.2M, hidróxido de amonio [NH4OH] con una concentración de 1M y agua [H2O) con una concentración de 10M. Obteniéndose nanopartículas de sílice con un diámetro entre 100 - 160nm con poca aglomeración entre ellas, que fue medido por microscopia electrónica de transmisión (TEM). Se hizo el seguimiento de la reacción mediante espectrometría UV, comprobándose que la velocidad de reacción no depende del solvente (alcohol) utilizado, pero si depende de la concentración de hidróxido de amonio (NH4OH) usado en la síntesis. Se estudió también la influencia de la concentración de TEOS en la síntesis de las nanopartículas, para lo cual se varió su concentración desde 0.0SM hasta 0.15M, con [NH4OH)=1M y [H2O]=10M. Como resultado se observó que al usar una mayor concentración de TEOS las nanopartículas formadas son menos estables al proceso de coagulación, tendiendo a precipitar en pocos días. Se realizaron pruebas variando la concentración de NH11OH, lo que ayudó a obtener nanopartículas de sílice menos aglomeradas, lo que está directamente relacionado con el espesor de la doble capa eléctrica de las partículas. Estos resultados se lograron usando [NH4OH] con una concentración 1M. Al continuar disminuyendo la concentración de hidróxido de amonio, hasta un pH < 10, dio como resultado la formación de geles en lugar de partículas, por lo que se trabajó a un pH > 11. A partir de estas pruebas y con los resultados obtenidos respecto a la concentración de reactivos, se obtuvieron nanopartículas de sílice de un diámetro promedio de 60nm usando como solvente metanol y TEOS 0.05M y NH,OH 1M. Con el fin de obtener nanopartículas de sílice monodispersas se utilizó como surfactante al polivinilpirrolidona (PVP) que es un polímero no iónico, con el cual se obtuvieron muy buenos resultados (partículas bastante monodispersas y de menor tamaño) al trabajarse con una concentración de 0.3% de PVP. Se caracterizaron las partículas por FTIR, donde se identificaron los picos correspondientes al óxido de silicio (o sílice) a 500cnf 1, 800cm·1 Y 1050 - 1300cm·1, además de picos correspondientes a H2O (1G30cm·1) y grupos silanol (952 Y 2600 - 3730cm·1). Todas las muestras de sílice obtenidas fueron amorfas, esto se comprobó usando Difracción de electrones.