Caracterización vibracional del nanocompuesto de TiO2/Ag a partir de su síntesis por impregnación húmeda

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Resumen

Metal oxide-based substrates, such as TiO2, have attracted the attention of the scientific community due to their high amplification capacity and chemical stability. In addition, the addition of silver nanoparticles to the substrate, forming the TiO2@Ag nanocomposite, is of interest to the industry because it can increase the catalytic capabilities of the material and generate a SERS plasmonic resonance effect. Therefore, this research work focuses primarily on studying the vibrational properties of the TiO2 composite with silver nanoparticles, as well as its precursor, the commercial material Degussa P-25, and characterizing its Raman spectroscopy starting from the chemical synthesis of the substrate. To achieve this objective, the chemical synthesis technique called wet impregnation was used, which allows the preparation of homogeneous substrates with high purity and particle size control. Structural and optical studies of the substrate were then carried out using spectroscopic techniques such as Raman spectroscopy, X-ray diffraction spectroscopy (XRD) and dynamic light scattering (DLS). This allowed the characteristic peaks of the anatase phase of TiO2 to be observed, together with the appearance of an unusual peak at 50 cm−1, not previously reported in the literature. This peak was observed both in the Degussa P25 base material and in the nanocomposite samples, although its intensity is greater in the latter. Additionally, the analyses carried out suggest the possible interference of peaks from the silver formed in clusters, which suggests an effect of increasing the intensity of the unusual peak in the nanocomposite spectra. One of the samples was evaluated by X-ray diffraction (XRD) to confirm the presence of the anatase, rutile and silver nanoparticle phases. XRD results show that it contains a combination of these three species, in agreement with comparisons with theoretical diffractograms. Also, variations in molar concentration and temperature control during the synthesis process were shown to have an influence on the particle size.

Descripción

Los sustratos basados en óxidos metálicos, como el TiO2, han atraído la atención de la comunidad científica debido a su alta capacidad de amplificación y estabilidad química. Además, la adición de nanopartículas de plata al sustrato, formando el nanocompuesto de TiO2@Ag es de interés en la industria debido a que puede aumentar sus capacidades catalíticas del material y generar un efecto de resonancia plasmónica SERS. Por lo tanto, este trabajo de investigación se centra fundamentalmente en estudiar las propiedades vibracionales del compuesto de TiO2 con nanopartículas de plata, así como de su precursor, el material comercial Degussa P-25 y caracterizar su espectroscopía Raman partiendo desde la síntesis química del sustrato. Para lograr este objetivo, se utilizó la técnica de síntesis química, denominada wet impregnation, que permite la preparación de sustratos homogéneos con una alta pureza y control de tamaño de partícula. Luego, se realizaron estudios estructurales y ópticos del sustrato mediante técnicas espectroscópicas como la espectroscopía Raman, la espectroscopía de difracción de rayos X (XRD) y el dynamic light scattering (DLS). Lo anterior permitió observar los picos característicos de la fase anatasa del TiO2, junto con la aparición de un pico inusual a 50 cm−1, no reportado anteriormente en la literatura. Este pico se observó tanto en el material base Degussa P25 como en las muestras del nanocompuesto, aunque su intensidad es mayor en estas últimas. Adicionalmente, los análisis realizados sugieren la posible interferencia de picos provenientes de la plata formada en clusters, lo que sugiere un efecto de aumento en la intensidad del pico inusual en los espectros del nanocompuesto. Una de las muestras fue evaluada por difracción de rayos X (XRD) para confirmar la presencia de las fases anatasa, rutilo y nanopartículas de plata. Los resultados del XRD muestra que contiene una combinación de estas tres especies, de acuerdo con las comparaciones con los difractogramas teóricos. También, variaciones en la concentración molar y control de temperatura durante el proceso de síntesis revelaron tener influencia en el tamaño granular de las partículas.

Palabras clave

Síntesis, Propiedades vibracionales, Espectroscopia Raman, Degussa P-25, Nanocompuesto

Materias

Licenciatura en Física -- Tesis y disertaciones académicas , Ciencia de los materiales , Óxido de titanio (TiO2) , Nanopartículas de plata , Espectroscopía de Raman

Citación