Synthesis and characterization of magnetic nanocomposites and their applications study

Abstract

Los nanomateriales, especialmente las nanopartículas, se convierten en una de las áreas más atractivas no sólo en la investigación científica, sino también en las aplicaciones industriales. En esta tesis se ha estudiado la preparación de nanopartículas de magnetita, sus nanocompuestos relacionados y la aplicación de los nanomateriales obtenidos. Las nanopartículas core-shell de Fe3O4@SiO2 se sintetizaron mediante métodos de microemulsión inversa estándar y de microondas. Las nanopartículas obtenidas se caracterizaron con diferentes técnicas de laboratorio y se estudiaron los diferentes efectos al cambiar algunos parámetros (temperatura, concentración, tiempo) de la reacción. Las nanopartículas se utilizaron como soporte de catalizadores de Ag y los nanocompuestos sintetizados mostraron una buena propiedad catalítica y una alta capacidad de reciclaje. También se prepararon nuevas nanocápsulas de Fe3O4@GNF@SiO2 mediante la formación in situ de nanopartículas de magnetita y el proceso de cobertura de sílica. Los nanocapsulados obtenidos tienen una buena estabilidad incluso en ambientes ácidos. También se estudió la posible aplicación de estas nanocápsulas por resonancia magnética. Por otra parte, se estudió la citotoxidad e interacción del core-shell Fe3O4 @ SiO2 de las nanopartículas unidas a células, para asegurarse una posible aplicación en investigación biomédica obteniendo un resultado favorable y de baja toxicidad. A continuación, las nanopartículas Fe3O4 @ SiO2 se decoraron añadiendo biomoléculas tales como MC540 y L-tiroxina las cuales muestran una posible aplicación en el estudio de biosensores.

Nanomaterials especially nanoparticles become one of the most attractive area not only in scientific research but also in industrial applications. In this thesis, the preparation of magnetite nanoparticles, their related nanocomposites and the application of those obtained nanomaterials have been studied. The Fe3O4@SiO2 core-shell nanoparticles were synthesized via normal and microwave assistance reverse microemulsion methods. The obtained nanoparticles were fully characterized with different laboratory techniques and the effect of reaction parameters on final products was also studied. These nanoparticles were used as a support of Ag catalysts nanoparticles and the as synthesized nanocomposites shown nice catalytic property and high recyclability. A novel Fe3O4@GNF@SiO2 nanocapsulates were also prepared via in situ formation of magnetite nanoparticles and silica coverage process. The obtained nanocapsulates have nice stabilities even in the acid environments. The potential application of these nanocapsulates in magnetic resonance imaging research was also studied. On the other hand, the cytotoxity and interaction with cell of Fe3O4@SiO2 core-shell nanoparticles were studied which indicate the possibility of using them in biomedical research. Then, the Fe3O4@SiO2 core-shell nanoparticles were further decorated with biomolecules such as MC540 and L-thyroxine. The Fe3O4@SiO2 core-shell nanoparticles with the surface functionalized with molecule imprinted polymers also suggested the potential application in biosensor research.