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Síntesis y caracterización de nanocomposites poliméricos con propiedades magnéticas
Sandra Menchaca Nal Ricardo Martinez Garcia Nora J. Francois Laura Gabriela Pampillo
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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
La combinación de nanopartículas magnéticas y matrices poliméricas resulta de interés desde hace varios años ya que puede modificar el comportamiento de ambos componentes, dando lugar a nuevas propiedades debido a efectos sinérgicos. La combinación de matrices poliméricas de origen natural, con materiales magnéticos genera materiales compuestos (composites) con características multifuncionales. En este trabajo de tesis se desarrolla la síntesis y caracterización de nanocomposites poliméricos con propiedades magnéticas empleando nanopartículas (Nps) de ferrita de cobalto (CoFe2O4) y como matrices poliméricas el quitosano o la nanocelulosa bacterial.Las propiedades magnéticas de los composites obtenidos las aportan las nanopartículas de ferrita de cobalto. En una primera parte del trabajo se estudian las propiedades físicas y químicas de las Nps CoFe2O4. Se evalúa la capacidad de adsorción de las Nps utilizando contaminantes tales como el As (III), As (V) y azul de metileno (AM). El mecanismo de captura está fuertemente ligado con la relación superficie/volumen de las Nps. Es por esto que se realiza un estudio del efecto del tamaño de Nps de CoFe2O4 en el desorden cristalino por efecto de superficie.Las nanopartículas se obtienen por el método de coprecipitación de sales y su tamaño se controla mediante tratamientos térmicos posteriores (150°C, 300°C, 500°C, 700°C y 1000°C durante 5 horas). Para realizar la caracterización y estudio estructural se emplean difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HR-TEM).Empleando DRX y HR-TEM se confirma la presencia de la fase CoFe2O4 y se realiza el estudio estructural. Se evalúa el tamaño de las nanopartículas, las tensiones provocadas por el desorden y se calculan los parámetros de la red. El tamaño de nanopartícula y las microtensiones se evalúan por el método de Single-line y por el método de Williamson-Hall, mientras que los parámetros de la red se calculan usando el método de Cohen. Las muestras más pequeñas son prácticamente amorfas y no pueden ser analizadas por DRX, en esos casos el estudio se realiza mediante HR-TEM, utilizando la transformada de Fourier, se determinan los planos cristalinos de las Nps de CoFe2O4 y los ángulos entre ellos.En otra sección del trabajo se obtiene un composite de Nps de ferrita de cobalto y quitosano. El quitosano es un biopolímero derivado de la quitina, que puede ser utilizado como material adsorbente. Combinando las propiedades de adsorción del quitosano y las propiedades magnéticas de las Nps se pueden preparar composites aptos para realizar el tratamiento de efluentes acuosos y lograr la remoción sencilla del composite al finalizar el proceso de adsorción.Se realiza la preparación, caracterización y aplicación de un composite de quitosano y Nps CoFe2O4 como adsorbente de un colorante catiónico modelo como el azul de metileno (AM). Los composites se prepararon por coagulación en una solución de hidróxido de sodio de una mezcla preparada con Nps CoFe2O4 y una solución de quitosano. Para mejorar la capacidad de adsorción del material adsorbente preparado, éste se somete a un proceso de liofilización. El composite obtenido se caracteriza estructural y morfológicamente con microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X. La caracterización magnética se realiza con un magnetómetro SQUID. La cristalinidad del material y el tamaño de las nanopartículas se obtienen de los difractogramas. Se evalúa la estabilidad térmica y la composición del material realizando termogravimetría. Se estudia la cinética de adsorción usando soluciones acuosas de AM y se analiza la influencia del porcentaje de Nps CoFe2O4 utilizadas en la preparación del composite comparando los resultados con la cinética de adsorción correspondiente al quitosano solo. Por último, se prepararon composites de Nps CoFe2O4 en una matriz de nanocelulosa bacterial. Estos composites poseen potenciales aplicaciones en diversas áreas para ser empleados como sensores de diversos tipos, modificadores de reología, papeles de alta resistencia, optoelectrónica, entre otras. Se realizan varias técnicas de síntesis que van desde la impregnación de las Nps en la matriz de nanocelulosa bacterial previamente obtenida hasta la síntesis por coprecipitación de las sales precursoras de la CoFe2O4 en la matriz de nanocelulosa liofilizada. Esta última resulta la técnica más adecuada para obtener muestras con alto contenido de Nps. La incorporación de las nanopartículas a la matriz polimérica y su homogeneidad de distribución en el volumen están condicionadas por el método de obtención.En el caso del método de coprecipitación, que plantea una obtención in situ de las Nps, se verifica un buen entrecruzamiento de las nanopartículas en las fibras de nanocelulosa llegando a formarse los nanotubos de forma homogénea. Todo esto se manifiesta en las propiedades magnéticas detectadas, incluyendo el tamaño de los aglomerados de las nanopartículas. Empleando técnicas de caracterización como SEM y DRX se determina que las muestras sintetizadas por coprecipitación están constituidas por aglomerados de Nps CoFe2O4. La presencia de los componentes que constituyen el composite se corrobora empleando análisis termogravimétrico y difracción de rayos X. Las propiedades magnéticas del nanocompuesto se estudian mediante magnetometría. Los composites obtenidos poseen características magnéticas a temperatura ambiente lo que los hace apropiados para varias aplicaciones tecnológicas.Palabras clave – provistas por el repositorio digital
Nanomateriales; Nanocompuestos Polimericos; Nanoparticulas Magneticas; Biopolimerois; Nano-materiales; Nanotecnología; INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS
Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 2018 | CONICET Digital (SNRD) |
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Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
2018-03-16
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