Síntesis verde de nanopartículas de Ag, Au, Cu2O y preparación convencional de nanoestructuras de Cu, Cu2O y CuO en diferentes morfologías para la evaluación de sus propiedades catalíticas y ópticas

Abstract

In recent years, micro and nanoparticles of Cu, Cu2O, and CuO chemical composition, have aroused great interest, due to their potential applications, mainly in fields such as photoconversion of solar energy, gas detectors, and lithium batteries. However, up to now, the most efficient synthesis processes require expensive equipment. An alternative to the preparation cost of these particles is addressed to the widely used method called chemical reduction synthesis, which can be controlling the nanoparticles monodispersing. In addition, the chemical reduction is attractive by other characteristics as its simplicity and reproducibility. In this method, substances that act as reducing agents and surfactants are commonly used. A variant of this method is the green synthesis, which consists of an oxide-reduction process in which, at the same time, the reducing agent and stabilizer usually come from a plant extract, which contains secondary metabolites to reduce metal salts and stabilize the formed nanoparticles. This technique has been used in multiple investigations for the synthesis of noble metal nanoparticles, although only for Cu2O particles. In this research, the conventional synthesis of copper nanoparticles and nanostructures of copper oxides using sodium borohydride in addition to the green synthesis of copper, silver, and gold oxide nanoparticles using Origanum vulgare extract was studied. The synthesized nanomaterials were characterized by UV-vis spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and FT-IR spectroscopy. In this work, a block of concentrations studied showed different particle morphology with both the molar salt-concentration and the reaction time, in this case, the experiments were carried out with no surfactant as capping agent.

En los últimos años, las micro y nanopartículas de la composición química de Cu, Cu2O y CuO han despertado gran interés, debido a sus aplicaciones potenciales, principalmente en campos como la fotoconversión de la energía solar, los detectores de gas y las baterías de litio. Sin embargo, hasta ahora, los procesos de síntesis más eficientes requieren equipos costosos. Una alternativa al costo de preparar estas partículas está dirigida al método ampliamente utilizado llamado síntesis de reducción química, que puede controlar las nanopartículas en morfología y monodispersividad. Además, la reducción química es atractiva por otras características tales como su simplicidad y reproducibilidad. En este método, las sustancias que actúan como agentes reductores y surfactantes se usan comúnmente. Una variante de este método es la síntesis verde, que consiste en un proceso de óxido - reducción en el que, al mismo tiempo, el agente reductor y estabilizador suelen provenir de un extracto vegetal, que contiene los metabolitos secundarios para reducir las sales de metales y estabilizar las nanopartículas formadas. Esta técnica se ha utilizado en múltiples investigaciones para la síntesis de nanopartículas de metales nobles, aunque apenas para partículas de Cu2O. En esta investigación, se estudió la síntesis convencional de nanopartículas de cobre y nanoestructuras de óxidos de cobre con borohidruro de sodio, además de la síntesis verde de nanopartículas de oro, plata y óxido de cobre con extracto de Origanum vulgare. La caracterización de los nanomateriales sintetizados se realizó mediante las técnicas de espectroscopía UV-vis, microscopía electrónica de barrido, microscopía electrónica de transmisión, difracción de rayos X y espectroscopía FT-IR. Cada bloque de concentraciones usado en este trabajo mostró una evolución morfológica diferente con la concentración y el tiempo de reacción, donde se llevó a cabo un grupo particular de experimentos sin el uso de algún surfactante.