Síntesis, Funcionalización y Caracterización de Nanopartículas de Óxidos de Silicio, Zinc y Titanio

Abstract

En la presente memoria, se describe la preparación y caracterización de
nanopartículas de óxidos de silicio, zinc y titanio, funcionalizadas con diversos grupos
orgánicos en su superficie a través de la metodología Sol-Gel. Adicionalmente, se ha
verificado la aplicabilidad de las nanopartículas de SiO2 y TiO2, obteniendo resultados
preliminares prometedores, que abren la posibilidad de futuros desarrollos de productos que
se basen en el conocimiento generado en esta tesis doctoral.
Se han estudiado dos rutas (postsíntesis e in situ) para la síntesis y funcionalización
de nanopartículas de SiO2, partiendo del método Stöber, diseñado específicamente para la
síntesis de nanosílice. De esta forma, se ha logrado modificar su superficie, bajo el empleo
de compuestos basados en silanos que cuentan con diferentes grupos orgánicos (amina,
fenilo, vinilo, etc.), obteniendo en cada caso dispersiones coloidales de nanopartículas de
SiO2 funcionalizadas. Se ha realizado una caracterización completa sobre las suspensiones
sintetizadas, que han servido para comparar ambas rutas, demostrado así, que la ruta in situ
permitía obtener dispersiones de partículas estables y de tamaño nanométrico en
suspensión, independientemente de la función orgánica empleada. A continuación, se ha
estudiado la aplicabilidad de dicha nanosílice funcionalizada incorporándola a una matriz
cementicia, donde se ha logrado mejorar sus resistencias mecánicas, así como abrir la
posibilidad de hibridar la estructura principal, formada en la hidratación del cemento, el Gel
C-S-H.
También se han sintetizado y funcionalizado nanopartículas de óxidos metálicos a
partir de la ruta postsíntesis. Concretamente, nanopartículas de ZnO funcionalizadas a través
de la absorción superficial de agentes acoplantes, completando su caracterización con
diversas técnicas que permitieron conocer sus propiedades más destacadas en aplicaciones
como bloqueadores de la luz ultravioleta. Otra de las nanopartículas de óxidos metálicos que
se han sintetizado, son nanopartículas de TiO2 tras la adición de los correspondientes
organoalcoxisilanos sobre la nanotitania sin funcionalizar. Además, se ha estudiado la
aplicabilidad de dichas nanopartículas en la preparación de recubrimientos a través de la
metodología Sol-Gel y empleando como fuente de titanio, nanopartículas de TiO2 sin
funcionalizar sintéticas y/o comerciales (P25 TiO2), demostrando buenas propiedades
fotocatalíticas y ópticas.
Finalmente, debido al auge de estas nanoestructuras y a la correspondiente
preocupación por los efectos sobre la salud y seguridad, se ha evaluado la toxicidad de la
nanosílice funcionalizada en esta tesis doctoral (en concreto, n-SiO2, N-1P, A-1P) frente al
crustáceo de agua dulce Daphnia magna, afirmando la no toxicidad, en este caso específico,
de las nanopartículas analizadas, así como su actividad biocida destruyendo la especie
bacterial Bacillus antrophaeus.

Date of Award	2011
Original language	English
Awarding Institution	Universidad del País Vasco (UPV/EHU)