Exploring synthetic strategies for the production of complex inorganic nanoparticles

Abstract

Los nanomateriales han sido un área intrigante de investigación científica en las últimas décadas, dada sus particulares propiedades físico-químicas que los hacen adecuados para aplicaciones en campos como fotonica, catálisis, biomedicina, remediación ambiental, conversión y almacenamiento de energía, sensores, etc. Los avances en nanociencia han estado acompañados por mejoras en las capacidades de suministrar control composicional y morfológico de los materiales. La síntesis de nanoparticulas (NPs), donde la ciencia de materiales se dirige con técnicas de química orgánica, son especialmente desafiantes y a veces difíciles de entender y por lo tanto controlar. Esta dificultad surge por el incremento en la complejidad de los mecanismos de mineralización en los cuales los precursores moleculares son transformados en NPs, junto con su fuerte susceptibilidad a la cinética de reacción. Por lo tanto, la pregunta es cómo correlacionar las transformaciones morfológicas que tienen lugar en las NPs durante su formación con el número de procesos fundamentales solapados y reacciones competitivas que están involucradas. Esta tesis, presenta el desarrollo de metodologías reproducibles para la producción de nanoparticulas sólidas y huecas de metales nobles y de nanoparticulas hibridas de metales nobles-oxidos metálicos (heterodimeros y nanoparticulas tipo core@shell); y además, examinar su comportamiento óptico, quimico y catalítico.

Nanomaterials have been an intriguing area of scientific research over the previous few decades because of their unique physical and chemical properties that make them suitable for applications in fields like photonics, catalysis, biomedicine, environmental remediation, energy conversion and storage, sensors, etc. Advances in nanoscience have been accompanied by improvements in the capabilities to deliver compositional and morphological control of materials. Syntheses of nanoparticles (NPs), where material science elements are addressed with organic chemistry precision techniques, are specially challenging and often difficult to understand, hence to control. This difficulty arises from the increased complexity of the mineralization mechanisms in which molecular precursors are transformed into NPs, along with their strong susceptibility to the reaction kinetics. Therefore, the persisting question is how to correlate the morphological transformations that take place in NPs during their formation with the number of overlapped fundamental processes and competing reactions that are involved. This thesis dissertation present the development of reproducible methodologies for the production of high quality solid and hollow noble metal NPs and hybrid noble metal–metal oxide NPs (heterodimer and core@shell NPs); and, in addition, examine their optical, chemical and catalytic behaviour.