Nanocompósitos obtenidos de la síntesis in-situ de quantum dots de CdSe en películas compuestas de quitosano y polímeros conductores.
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Date
2020
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Abstract
Las investigaciones científicas en el área de nanomateriales cada vez más
se han enfocado hacia el estudio de nanomateriales híbridos, los cuales son
altamente atractivos por las relevantes y variadas aplicaciones que se basan en
sus propiedades, ópticas, y electrónicas especiales, las cuales son obtenidas
debido a la combinación de características únicas de una estructura inorgánica y
orgánica. En este trabajo de tesis se logró la obtención y caracterización de
nanomateriales híbridos en forma de películas poliméricas embebidas con
nanopartículas semiconductoras o quantum dots, poniendo especial énfasis en la
comprensión del rol de mezclas poliméricas en la síntesis y propiedades
optoelectrónicas de este tipo de nanomateriales.
En la síntesis de los nanomateriales híbridos se emplearon películas
obtenidas de mezclas de quitosano (CH) con distintos polímeros conductores
(PCs) como una matriz polimérica con doble función, la síntesis y distribución de
quantum dots de CdSe. Los polímeros conductores empleados fueron de la
familia de los politiofenos, poli-(3-hexiltiofeno), poli-(3-octiltiofeno) y poli-(3-
hexiltiofeno)-hidroxi terminado. El estudio se enfocó en la comprensión de
parámetros como, efectos de composición de mezclas, largo de cadena lateral
alquílica y grupo terminal de la cadena del polímero conductor, en el
comportamiento de las propiedades optoelectrónicas de las películas sin y con
QDs.
Las películas de CH/PCs y CH/PCs/CdSe fueron caracterizados por
distintas técnicas: espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR),
espectroscopía Raman, espectroscopía UV–visible, fotoluminiscencia (PL),
análisis termogravimétrico (TGA), microscopía electrónica de barrido de emisión
de campo (FE-SEM) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución
(HRTEM). Los resultados obtenidos a partir de la caracterización de los
nanomateriales confirmaron que las películas a partir de mezclas de CH/polímero
conductor proporcionan una matriz adecuada para el crecimiento y distribución
de quantum dots de CdSe, permitiendo un control de sus propiedades
optoelectrónicas. Para complementar esta investigación se utilizaron
herramientas de química computacional con el objetivo de modelar las
estructuras de los polímeros y clústers. Mediante el análisis de la densidad
electrónica se logró identificar los sitios de interacción más favorable entre la
matriz polimérica con la superficie metálica. Finalmente se encontró que las
películas nanocompuestas presentan potencial actividad en la degradación
fotocatalítica de naranja de metilo.Las investigaciones científicas en el área de nanomateriales cada vez más
se han enfocado hacia el estudio de nanomateriales híbridos, los cuales son
altamente atractivos por las relevantes y variadas aplicaciones que se basan en
sus propiedades, ópticas, y electrónicas especiales, las cuales son obtenidas
debido a la combinación de características únicas de una estructura inorgánica y
orgánica. En este trabajo de tesis se logró la obtención y caracterización de
nanomateriales híbridos en forma de películas poliméricas embebidas con
nanopartículas semiconductoras o quantum dots, poniendo especial énfasis en la
comprensión del rol de mezclas poliméricas en la síntesis y propiedades
optoelectrónicas de este tipo de nanomateriales.
En la síntesis de los nanomateriales híbridos se emplearon películas
obtenidas de mezclas de quitosano (CH) con distintos polímeros conductores
(PCs) como una matriz polimérica con doble función, la síntesis y distribución de
quantum dots de CdSe. Los polímeros conductores empleados fueron de la
familia de los politiofenos, poli-(3-hexiltiofeno), poli-(3-octiltiofeno) y poli-(3-
hexiltiofeno)-hidroxi terminado. El estudio se enfocó en la comprensión de
parámetros como, efectos de composición de mezclas, largo de cadena lateral
alquílica y grupo terminal de la cadena del polímero conductor, en el
comportamiento de las propiedades optoelectrónicas de las películas sin y con
QDs.
Las películas de CH/PCs y CH/PCs/CdSe fueron caracterizados por
distintas técnicas: espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR),
espectroscopía Raman, espectroscopía UV–visible, fotoluminiscencia (PL),
análisis termogravimétrico (TGA), microscopía electrónica de barrido de emisión
de campo (FE-SEM) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución
(HRTEM). Los resultados obtenidos a partir de la caracterización de los
nanomateriales confirmaron que las películas a partir de mezclas de CH/polímero
conductor proporcionan una matriz adecuada para el crecimiento y distribución
de quantum dots de CdSe, permitiendo un control de sus propiedades
optoelectrónicas. Para complementar esta investigación se utilizaron
herramientas de química computacional con el objetivo de modelar las
estructuras de los polímeros y clústers. Mediante el análisis de la densidad
electrónica se logró identificar los sitios de interacción más favorable entre la
matriz polimérica con la superficie metálica. Finalmente se encontró que las
películas nanocompuestas presentan potencial actividad en la degradación
fotocatalítica de naranja de metilo.
Description
Tesis (Doctor en Química)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2020