Materiales nanoestructurados en zeolitas

Abstract

Entre las múltiples aplicaciones de la zeolita, se tiene una que es de gran relevancia: La utilización de sus cavidades para sintetizar nanopartículas, tema que motiva este trabajo de tesis. Es de gran importancia tener en cuenta las propiedades para el diseño y síntesis de nuevos materiales. Entre las propiedades más importantes tenemos las mecánicas, eléctricas, ópticas, estructurales y térmicas. Por ejemplo las propiedades eléctricas, de acuerdo con la teoría de bandas, establece que los materiales aislantes tienen una energía de ancho de banda prohibida (Eg) mayor de 4 eV; entre 0.1 eV y 4 eV para semiconductores y menor de 0.1 eV para conductores. Fue hasta en 1982 cuando aparece el primer modelo teórico que relaciona los efectos del confinamiento cuántico con el tamaño de partícula [19]. Actualmente el estudio de los efectos del confinamiento cuántico en nanopartículas semiconductoras es de gran interés porque en estos sistemas con dimensiones reducidas, donde los electrones son confinados, aparecen una serie de fenómenos físicos que no habían sido observados en sistemas con dimensiones ordinarias [20]. Uno de los fenómenos más interesantes es el incremento de la banda de energías prohibidas (Eg) como consecuencia de la reducción de las dimensiones del semiconductor. Este fenómeno tiene repercusiones en aplicaciones tecnológicas muy importantes porque permite sintonizar el gap de un semiconductor mediante el control del tamaño de las partículas que lo componen. De aquí el interés en el estudio de procesos de preparación de semiconductores dirigidos a la producción de nanoestructuras con tamaño de partícula controlado [21]. Una forma de producir nanoestructuras semiconductoras que resulta bastante económica y sencilla consiste en aprovechar las cavidades o espacios vacíos de materiales porosos para incrustar allí partículas del material semiconductor. A este tipo de materiales a base de una matriz porosa con nanopartículas de un material semiconductor (o metálico) se le conoce como material compuesto [11,12]. Algunos resultados de síntesis se tienen en trabajos relacionados con ello, que reportan la incorporación de otras nanopartículas semiconductoras en zeolita como es el sulfuro de níquel (NiS) y el sulfuro de cobalto (CoS) alojado en las cavidades de la zeolita, que fueron detectados por métodos de caracterización como son difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía de dispersión y por UV-Vis, los resultado revelan el encapsulamiento en las cavidades de la mordenita con tamaño de nanopartículas de 6-10 nm; así como el sulfuro de cadmio (CdS) [22] y sulfuro de galio [23], lo que ha generado un gran impacto en el campo de la nanotecnología durante los últimos 20 años, encontrando nuevas áreas de aplicación [24].