Síntesis verde y caracterización de nanoestruturas grafíticas y metálicas de plata

Abstract

Los métodos de síntesis actuales empleados para la obtención de nanoestructuras grafíticas y metálicas generalmente presentan altos costos económicos y ambientales. Las extraordinarias propiedades del grafeno, de las especies grafíticas y de los nanomateriales compuestos e híbridos basados en carbono, así como, un creciente abanico de aplicaciones demandan su producción en masa y mejores métodos de síntesis. En esta investigación fue necesario encontrar métodos de síntesis alternativos, incorporando el uso de extractos vegetales en sustitución de ácidos como H2SO4 y oxidantes como KMnO4, para obtener las estructuras grafíticas y metálicas de plata. Se planteó la hipótesis de que los extractos vegetales pueden aportar elementos para la formación de grupos funcionales oxigenados, los cuales al interactuar con las estructuras grafíticas podrían favorecer el proceso de exfoliación del grafito. Utilizando grafito comercial como material precursor, fueron obtenidas especies como: óxido de grafeno, óxido de grafeno reducido, grafeno de pocas capas, mientras que el nitrato de plata permitió la obtención de nanopartículas de plata y grafeno funcionalizado con ellas. Las muestras fueron caracterizadas estructuralmente mediante espectroscopia Raman, habiéndose identificado diferentes especies grafíticas; fue discutida la dispersión de fonones asociada con la variación relativa en las intensidades de las bandas D y G, en especial se analizó la banda 2D, debido a su importancia en el estudio del número de capas de grafeno. La morfología observada por TEM mostró estructuras laminares con bordes de pocas capas, el empleo de FFT permitió la determinación de los parámetros estructurales corroborados con los patrones de difracción (PDFs). La topografía obtenida por AFM mostró bajos ´índices de rugosidad, en el orden de 1 nm. Las propiedades ópticas fueron obtenidas mediante UV-Vis, constatando la presencia de bandas de absorción asociadas tanto a la resonancia del plasmón superficial localizado en AgNPs, como a materiales grafiticos. La presencia de grupos funcionales interactuantes con las estructuras grafíticas fue estudiada por FTIR. Indicadores de composición química, fueron obtenidos mediante XPS y EDS. Los resultados parecen confirmar el éxito de los métodos de síntesis aplicados.