NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE ZINC (ZnO) CON PROPIEDADES FOTOCATALIZADOR

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR [pic 1][pic 2]

De Ciudad Hidalgo

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Tema: NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE ZINC (ZnO) CON PROPIEDADES FOTOCATALIZADOR

MATERIA:

Síntesis y caracterización de catalizadores

PROFESOR:

Saul Gálvez Barboza

PRESENTA:

Karen Medina Gallegos

CARRERA:

Ingeniería en Nanotecnología.

GRUPO:

Nano 8

INTRODUCCIÓN

La nanotecnología ha ido desarrollándose rápidamente en los últimos años, logrando llegar en la actualidad a estar presente en casi cada rincón de nuestro entorno y aparte con muchos más lugares que abarcar, ya que su aplicación hasta el momento es multidisciplinaria. Esta ciencia hace referencia principalmente al campo de las ciencias aplicadas para la manipulación de la materia a nanoescala (1-100 nm). Un punto muy relevante en las industrias es la investigación, síntesis y uso de nanomateriales, los cuales han presentado mucha atención debido a que a ese tamaño presentan propiedades físicas, químicas, biológicas, modificadas y mejoradas.

Durante varios años en especial desde que la nanotecnología fue creciendo más, los científicos han estado involucrados en el desarrollo de las nuevas rutas de síntesis que permitan el control preciso de la morfología y el tamaño de las nanopartículas, la razón es porque se han dado cuenta del cambio de propiedades específicas de algunas partículas cuando varía su tamaño y aparte se requiere un tamaño y morfología específicos para las aplicaciones.

Las nanopartículas son todas aquellas partículas que al menos en alguna de sus dimensiones son inferiores a 100nm, tienen tres principales características que son:

• Pequeño tamaño de partícula
• Elevado porcentaje de fracción atómica
• Interacción entre distintas unidades estructurales  

Algunos ejemplos de ellas:

• Nanopartículas de oro
• Nanopartículas de plata
• Nanopartículas de óxido de zinc (ZnO)
• Etc.

El óxido de zinc cuenta con excepcionales características físicas y químicas, pero en cambio el óxido de zinc nanométrico no se queda atrás y gracias a sus características es una importante materia prima para muchas aplicaciones y ha sido ampliamente utilizado como catalizador, sensor de gas, material farmacéutico, recubrimiento antirreflejo, electrodo transparente para células solares, protector UV, entre otros. (Manzano, 2009)

Su síntesis puede ser posible a través de medios: líquido (método químico), sólido, o gaseoso. Se han adoptado diferentes métodos de síntesis con diferentes parámetros y varias condiciones de crecimiento como la temperatura, la presión, la relación de hidrólisis, y precursores para lograr diferentes formas de nanopartículas de ZnO tales como nanoesferas, nanotubos, nanovarillas, nanocintas, nanohilos, nanoanillos. Debido a varias ventajas sobre los otros métodos, los métodos químicos son los métodos más populares debido a su bajo costo, la seguridad y las rutas de síntesis ecológicamente amigables, además de que este método proporciona un control riguroso del tamaño y la forma de las nanopartículas.

El método de precipitación controlada es de los mecanismos involucrados en el proceso de precipitación de partículas, es necesario conocer la naturaleza de los complejos de soluto en la solución y observar los cambios que experimenta su concentración en las condiciones de producción del producto deseado. Es necesario establecer una relación entre las diferentes propiedades del sólido obtenido, las especies químicas presentes en la solución durante la precipitación y los procesos fisicoquímicos que ocurren en el proceso. Desafortunadamente la información disponible sobre el acomplejamiento del soluto en medio químico utilizado durante la precipitación de del sólido es escasa. (Ceballos, 2010), (J. E. Rodriguez Páez).

Las nanopartículas de ZnO se incluyen en productos de cuidado personal tales como pasta de dientes, productos de belleza, protectores solares y textiles y asimismo por sus propiedades antisépticas, se usa para los tratamientos de la piel se consideran no tóxicas, bioseguras y biocompatibles. Y se han encontrado en muchas aplicaciones biológicas de la cotidianidad.

El ZnO es insoluble en agua y etanol, pero es soluble en ácidos minerales diluidos y es un polvo fino, blanco o ligeramente amarillento. En grandes cantidades y alta pureza, se recomienda para usos en las industrias farmacéuticas, de la alimentación y de la cosmética. El óxido de zinc es un metal de transición y un semimetal que puede reaccionar con ácidos y bases generando agua y sal.

El óxido de zinc presenta propiedades intermedias entre los óxidos ácidos y básicos, puede comportarse como ambos. Es un material semiconductor tipo “n” intrínseco que cristaliza en el sistema hexagonal; es relativamente barato y presenta una baja toxicidad, siendo muy efectivo en la protección contra los rayos UV. (Serrano, 2016)

MARCO TEÓRICO

TÉCNICAS DE SÍNTESIS PARA NP’S DE ÓXIDO DE ZINC

Algunas de las técnicas principales para la obtención de estas nanopartículas son:

• El método de Pechini
• Técnicas basadas en la evaporación
• Spray pirolisis
• Condensación en gas inerte
• Reducción sonoquímica
• Síntesis electroquímica 
• Reducción química
• Método sol-gel

 A continuación, se mencionan algunas de las mas utilizadas

Método de Pechini

El método de Pechini, también conocido como método del precursor polimérico, permite obtener nanopartículas cerámicas u óxidos metálicos a partir de reacciones de poliesterificación de complejos metálicos ácidos. (Salas Gabriel).

Sol-gel

La técnica que se emplea es por sol- gel, también conocido como “chemical solution deposition” son una serie de procesos químicos en fase húmeda empleados para obtener nanopartículas por congelación, precipitación o tratamiento hidrotermal. En esta ruta se parte de una solución química (o sol) que actúa como precursor de una red de materia sólido (o gel), que puede estar constituida de partículas discretas o de una red de polímeros.

 NANOPARTICULAS DE ÓXIDO DE ZINC

El óxido de zinc es un semiconductor de la familia II-VI, es un importante material cerámico semiconductor de elevada band gap (3.37 Ev). Las propiedades del ZnO dependen. estrechamente de las microestructuras del material, incluido el tamaño del cristal, Orientación y morfología, relación de aspecto e incluso densidad cristalina. El área superficial y la morfología (ZHENGRONG R.TIAN, 2003); debido a la diferencia de electronegatividades entre el zinc y el oxígeno, su estructura cristalina más estable es la hexagonal tipo wurzita, como se puede observar en la siguiente figura 1. (Berbena, 2008)

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