Síntesis y aplicación de compuestos híbridos nanoestructurados basados en óxido de hierro ylo nanodiamantes

Abstract

[spa] La presente Tesis puede dividirse en dos líneas principales. La primera parte, describe la síntesis, caracterización y aplicaciones de nuevos materiales nanométricos basados en óxidos de hierro, así como su funcionalización con moléculas bi o tritópicas que contienen sistemas de electrones pi deslocalizados capaces de interaccionar con moléculas policíclicas a través de fuerzas electrostáticas, produciendo como consecuencia la generación de nanofibras magnéticas. La segunda parte describe la funcionalización y caracterización de nanodiamantes con bis-diescuaramidas simétricas y asimétricas con el fin de reconocer y retirar cationes metálicos dentro de un medio acuoso. Específicamente, el trabajo descrito aquí se divide en cuatro capítulos. Capítulo 1. La introducción general ofrece una visión amplia y detallada sobre los diferentes nanomateriales utilizados dentro de este estudio, para ello se describen sus propiedades, síntesis, ventajas como soporte de materiales, estrategias de modificación y funcionalización; y su importancia dentro del campo supramolecular. Capítulo 2. En este capítulo se describe la metodología de la síntesis y caracterización de nuevas moléculas espaciadoras derivadas de perilenos y naftalenos. Se describen también la síntesis de nanopartículas basadas en óxidos de hierro, las estrategias de funcionalización de nanopartículas magnéticas a través de irradiación de microondas, uniendo los espaciadores basados en diimidas orgánicas por medio de dos diferentes moléculas de unión, y por último se presentan los resultados de los ensayos realizados para la identificación, captura y remoción de contaminantes policíclicos en medio acuoso. La cuantificación de policíclicos retenidos se determinó a través de espectroscopía de fluorescencia y cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC). Capítulo 3. Este capítulo puntualiza y se presenta una breve discusión sobre las causas que originan el ensamblaje de nanomateriales que da paso a la formación inesperada de nanofibras magnéticas producto de las interacciones supramoleculares suscitadas entre las moléculas espaciadoras ancladas sobre las nanopartículas magnéticas, y los compuestos policíclicos aromáticos capturados. Se describen también las condiciones óptimas para la formación de las nuevas nanofibras, así com la caracterización de estas, basada en diferentes técnicas de microscopía electrónica y espectroscopía de masas. Capítulo 4. La descripción detallada de la síntesis y caracterización de nuevas bis-diescuaramidas simétricas y asimétricas, es relatada en este capítulo. Se describe también la funcionalización de la superficie de nanodiamantes a través de reacciones de esterificación entre restos de ácidos carboxílicos en los diamantes, y aminas primarias en las bis-diescuaramidas. Finalmente, se presentan los resultados más representativos de los ensayos para la detección de metales como Ag, Au, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Pb, y Zn por interacciones supramoleculares, y las constantes de asociación calculadas para cada uno de ellos.

[eng] This Thesis can be divided into two main lines. First part describes the synthesis, characterization and applications of new nanometric materials based on iron oxides, as well as their functionalization with bi or tritopic molecules that contain delocalized pi electron systems capable of interacting with polycyclic molecules through electrostatic forces, producing as a consequence the generation of magnetic nanofibers. The second part describes the functionalization and characterization of nanodiamonds with symmetrical and asymmetric bis-diescuaramides in order to recognize and remove metallic cations within an aqueous medium. Specifically, the work described here is divided into four chapters. Chapter 1. General introduction offers a broad and detailed view of the different nanomaterials used in this study, for this their properties, synthesis, advantages as material support, modification and functionalization strategies are described and their importance within the supramolecular world. Chapter 2. In this chapter, the methodology of the synthesis and characterization of new spacer molecules derived from perylenes and naphthalenes is described. It is also described the synthesis of nanoparticles based on iron oxides, the strategies of functionalization of magnetic nanoparticles through microwave irradiation, joining the spacers based on organic diimides by means of two different linkers, and finally, the results of the tests carried out for the identification, capture and removal of polycyclic contaminants in aqueous medium. The quantification of retained polycyclics was determined by fluorescence spectroscopy and high performance liquid chromatography (HPLC). Chapter 3. This chapter presents a brief discussion on the causes that origin the assembly of nanomaterials that leads to the unexpected formation of magnetic nanofibers product of the supramolecular interactions raised between the spacer molecules anchored on the magnetic nanoparticles, and the aromatic polycyclic compounds captured. It also describes the optimal conditions for the formation of the new nanofibers, as well as the characterization of these, based on different techniques of electron microscopy and mass spectroscopy. Chapter 4. The detailed description of the synthesis and characterization of new symmetrical and asymmetric bis-diescuaramides is reported in this chapter. The functionalization of the nanodiamond surface is also described through esterification reactions between carboxylic acid residues in the diamonds, and primary amines in the bis-diescuaramides. Finally, we present the most representative results of the tests for the detection of metals such as Ag, Au, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Pb, and Zn by supramolecular interactions, and the association constants calculated for each one of them.

[cat] La present Tesi pot dividir-se en dues línies principals. La primera part descriu la síntesi, caracterització i aplicacions de nous materials nanomètrics d'òxids de ferro, així com la seu funcionalització amb molècules bi o tritòpiques que contenen sistemes d'electrons pi-deslocalitzats capaços d'interaccionar amb molècules policícliques a través de forces electroestàtiques, produint com a conseqüència la generació de nanofibres magnètiques. La segona part descriu la funcionalització i caracterització de nanodiamants amb bis-diesquaramides simètriques i asimètriques amb la finalitat de reconèixer i retirar cations metàl·lics de dins d'un mitjà aquós. Específicament, el treball descrit aquí es divideix en quatre capítols. Capítol 1. La introducció general ofereix una visió àmplia i detallada sobre els diferents nanomaterials utilitzats dins d'aquest estudi, per a això es descriuen les seves propietats, síntesis, avantatges com a suport de materials, estratègies de modificació i funcionalització; i la seva importància dins del camp supramolecular. Capítol 2. En aquest capítol es descriu la metodologia de la síntesi i caracterització de noves molècules espaiadores derivades de perilens i naftalens. Es descriuen també la síntesi de nanopartícules basades en òxids de ferro, les estratègies de funcionalització de nanopartícules magnètiques a través d'irradiació de microones, unint els espaiadors basats en diimides orgàniques per mitjà de dues diferents unions, i finalment es presenten els resultats dels assajos realitzats per a la identificació, captura i remoció de contaminants policíclics al mig aquós. La quantificació de policíclics retinguts es va determinar a través d'espectroscòpia de fluorescència i cromatografia líquida d'alta eficàcia (HPLC). Capítol 3. Aquest capítol puntualitza i es presenta una breu discussió sobre les causes que originen l'assemblatge de nanomaterials que dóna pas a la formació inesperada de nanofibres magnètiques producte de les interaccions supramoleculars suscitades entre les molècules espaiadores ancorades sobre les nanopartícules magnètiques, i els compostos policíclics aromàtics capturats. Es descriuen també les condicions òptimes per a la formació de les noves nanofibres, així com la caracterització d'aquestes, basada en diferents tècniques de microscòpia electrònica i espectroscòpia de masses. Capítol 4. La descripció detallada de la síntesi i caracterització de noves bisdiesquaramides simètriques i asimètriques, és relatada en aquest capítol. Es descriu també la funcionalització de la superfície de nanodiamants a través de reaccions d'esterificació entre restes d'àcids carboxílics en els diamants, i amines primàries en les bis-diesquaramides. Finalment, es presenten els resultats més representatius dels assajos per a la detecció de metalls com Ag, Au, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Pb, i Zn per interaccions supramoleculars, i les constants d'associació calculades per a cadascun d'ells.