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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3822| Obtención de un papel a base de nanopartículas plasmónicas de oro ancladas sobre grafeno Obtaining a paper based on gold plasmonic nanoparticles anchored on graphene | |
| Montserrat Gallegos Alegria | |
| JOSE MANUEL ROMO HERRERA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| grafeno, nanopartículas de oro, buckypapers, LSPR, interacciones electrostáticas graphene, gold nanoparticles, buckypapers, LSPR, electrostatic interactions | |
| La incorporación de propiedades plasmónicas en materiales catalíticamente activos ha surgido como una estrategia avanzada para lograr una catálisis de alto rendimiento. Al excitarse con la luz adecuada, los materiales catalíticamente activos pueden aprovechar la resonancia de plasmón de superficie localizada (LSPR) de las nanopartículas, mejorando y/o facilitando varias reacciones químicas, como la reacción de oxidación de alcoholes (AOR). Por su parte, el grafeno destaca por su elevada área superficial, sus propiedades físicas y químicas, además el coste de su producción es relativamente bajo debido a la abundancia del carbono y se puede ensamblar en un material macroscópico auto-soportado y flexible similar al papel. Por otro lado, las propiedades plasmónicas de las nanopartículas de oro (AuNPs) se pueden ajustar, modificando su tamaño, forma y recubrimiento superficial. Por lo tanto, en este trabajo se obtuvieron tres papeles (buckypapers) a base de grafeno con distintas cargas de nanopartículas de oro (59.5, 23.4 y 15.4 %m/m respecto a la masa del rGO-PDDA). La ruta y metodología diseñada para la obtención de los papeles fue la siguiente: 1) Se sintetizó óxido de grafeno altamente oxidado con un rendimiento de 137.3%; 2) se realizó la reducción de óxido de grafeno con NaBH4 en presencia de PDDA, con la finalidad de conferirle carga superficial positiva a las láminas de grafeno y restaurar sus propiedades eléctricas; 3) se obtuvieron AuNPs estabilizadas con iones citrato para conferirles carga superficial negativa con un tamaño promedio de 36±3 nm cuya resonancia del plasmón de superficie localizado (LSPR) en ~532 nm es excitable y aprovechable con láseres comerciales; 4) las AuNPs se anclaron a las láminas de grafeno mediante interacciones electrostáticas y 5) se ensamblaron los papeles por medio del método de “evaporación por goteo”. Entre las caracterizaciones realizadas (Espectrofotometría UV-Visible, XPS, Potencial zeta, TEM, TGA y mediciones eléctricas) destaca el análisis cuantitativo por medio de TGA para conocer la cantidad real de AuNPs presente en los papeles y la evaluación de sus propiedades eléctricas. Los resultados indican que la resistencia de hoja disminuye a medida que aumenta la cantidad de nanopartículas y por consiguiente la conductividad eléctrica aumenta. The incorporation of plasmonic properties into catalytically active materials has emerged as an advanced strategy to achieve high-performance catalysis. Upon appropriate light excitation, catalytically active materials can take advantage of localized surface plasmon resonance (LSPR) of nanoparticles, enhancing and/or facilitating various chemical reactions, such as the alcohol oxidation reaction (AOR). Graphene also stands out, due to its high surface area, its physical and chemical properties, as well as the fact that the cost of its production is relatively low due to the abundance of carbon, and it is also of great interest since graphene sheets can be assembled into a self-supported and flexible macroscopic material similar to paper. On the other hand, the plasmonic properties of gold nanoparticles (AuNPs) can be tuned by modifying their size, shape, and surface coating. Therefore, in this work, three graphene-based buckypapers with different gold nanoparticles loadings (59.5, 23.4 and 15.4 wt% with respect to the mass of the rGO-PDDA) were obtained. The route and methodology designed to obtain the papers were as follows: 1) Highly oxidized graphene oxide was synthesized with a yield of 137.3%; 2) the reduction of graphene oxide with NaBH4 in the presence of PDDA was performed to confer positive surface charge to the graphene sheets and restore their electrical properties; 3) AuNPs stabilized with citrate ions were obtained to confer negative surface charge with an average size of 36±3 nm with localized surface plasmon resonance (LSPR) at ~532 nm which can be excited and harnessed by commercial lasers; 4) the AuNPs were anchored to the graphene sheets by electrostatic interactions and; 5) the papers were assembled by the "drip evaporation" method. Among the characterizations carried out (UV-Visible Spectrophotometry, XPS, Zeta Potential, TEM, TGA and electrical measurements) the quantitative analysis based on TGA to know the real AuNPs loading present in the final papers can be remarked; while the evaluation of the electrical properties of the obtained papers allow to observe that the sheet resistance decreases as the nanoparticles loading increases and consequently the electrical conductivity increases. | |
| CICESE | |
| 2023 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Gallegos Alegria, M. 2023. Obtención de un papel a base de nanopartículas plasmónicas de oro ancladas sobre grafeno. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 73 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Montserrat Gallegos Alegria_16 mar 2023.pdf | Versión completa de la tesis | 2.92 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |