Preparación y estudio de nanocomposites magnéticos con diferente potencial de empleo

Resumen

La tesis que se presenta se encuentra estructurada en tres partes y en ella se describe la síntesis de núcleos de composición MFE204 con M = Fe2+, C02+ o Ni2+y su recubrimiento con cortezas distintas (polímeros biocompatibles y SiO2 APTES) para la obtención de nanocomposites magnéticos. Los primeros con potencial de aplicación en biomedicina y los segundos para su uso como adsorbentes de metales pesados. En la primera parte se narran los resultados relativos a la síntesis de los núcleos por tres métodos de síntesis diferentes (coprecipitación, sol gel e hidrotermal). Los datos de DRX revelan la obtención de muestras puras, cuyas reflexiones se indexan en base a una simetría cúbica compatible con estructura espinela inversa. Los máximos de difracción y los parámetros de celda y distancias de enlace varían con el método de síntesis y con el radio del M2+. Los refinamientos Rietveld de muestras de Fe3O4 han permitido cuantificar la proporción de fase maghemita y el incremento de dicha proporción, al exponer una muestra al aire durante un largo periodo de tiempo. El estudio morfológico ha evidenciado la presencia de nanopartículas, siendo de menores las de muestras sintetizadas vía hidrotermal. Las medidas de magnetización frente al campo aplicado han revelado un comportamiento prácticamente superparamagnético para Fe y Ni y ferrimagnéticos para Co. La mayor coercitividad se encuentra en las muestras por sol-gel. Las curvas FC/ZFC evidencian mayores temperaturas de bloqueo para las muestras de CoFe2O4 y también para la de NiFe2O4 sintetizada por sol-gel. En la segunda parte se describe la síntesis por coprecipitación de muestras de la misma composición, pero con variación del surfactante adicionado. Se usaron aceites de oliva con distintos grados de acidez, ácido oleico (AO), dodecilsulfato sódico (SDS) y alcohol polivinílico (PVA). Las partículas más grandes se encuentran con el AO como surfactante. El uso de aceites comerciales origina partículas algo más pequeñas. La espectroscopia Mössbauer revela un mayor porcentaje de magnetita en la muestra con AO. La adición al medio de SDS incrementa la fase maghemita, mientras que los aceites de oliva conducen a resultados semejantes al del AO, habiéndose obtenido muestras de Fe3O4 no estequiométricas, en las que coexisten las fases magnetita y maghemita. En la tercera parte se describen los recubrimientos de los núcleos con distintas corazas. En composites con quitosano, los recubrimientos más eficaces se hallan en los núcleos de Fe3O4 y en muestras sintetizadas por coprecipitación. El incremento de glutaraldehido adicionado propicia el aumento del espesor. La reducción de la magnetización a la saturación de los nanocomposites de quitosano se encuentra ligada a la cantidad de materia orgánica presente en el composite. La funcionalización de los núcleos con polietilenglicol (PEG) muestra un recubrimiento homogéneo en los núcleos de magnetita y NiFe2O4 y una dispersión de nanopartículas en la matriz polimérica en el nanocomposite de CoFe2O4. El recubrimiento de los núcleos con PVA origina una dispersión de las nanopartículas en el polímero. El elevado porcentaje de materia orgánica presente en los nanocomposites conduce a grandes reducciones en la magnetización. Una dispersión de nanopartículas en una matriz globular de polímero se encuentra con el poli(metacrilato de 2 hidroxietilo) (PHEMA) con reducciones en la magnetización elevadas. El grosor de la coraza de sílice se incrementa con el tiempo de reacción y lleva asociada una mayor reducción la magnetización. La funcionalización con APTES produce una pérdida de la magnetización a la saturación con respecto a la de los nanocomposites de sílice. La espectroscopia UV Vis confirma la utilidad de los nanocomposites de sílice con APTES como membranas de adsorción de cobre, con valores superiores a los recogidos en la bibliografía.