Síntesis de nanocompositos ZnO-Ag mediante la combinación de sol- gel y ablación láser de sólidos en líquidos

Abstract

Nuestra sociedad enfrenta numerosos retos en la actualidad, como la contaminación de mantos acuíferos provocados por pesticidas [1], fertilizantes [2], desechos industriales [3] y residuos municipales [4]. Para enfrentar estos desafíos, ha sido necesario lograr diversos avances en el desarrollo de materiales. Por ejemplo, el óxido de titanio (TiO₂) a escala nanométrica presenta propiedades que favorecen la eliminación de colorantes [5]. Por otra parte, el carbón activado ha demostrado experimentalmente que posee propiedades adsorbentes, mostrando su efectividad para el tratamiento de distintos tipos de agua, siendo un material de bajo costo, de origen natural y sostenible [6]. Pero cuenta con aspectos negativos, a pesar de que se encuentran en la naturaleza, su extracción puede ser perjudicial para el medio ambiente, son materiales no renovables, su capacidad de adsorción se puede ver disminuida en la presencia de sales, coloides o materia orgánica y la versión sintética de puede llegar a ser costosa de producir [7]. En las diferentes opciones de materiales existentes podemos encontrar a las nanopartículas que en las cuales una de sus propiedades es la degradación de contaminantes en el agua mediante electrolisis, esto se debe a la buena estabilidad en condiciones electroquímicas. Un ejemplo, sería el platino permitiendo un uso prolongado. Sin embargo, presentan desventajas como su toxicidad y alto costo [8-10]. Por otro lado, el óxido de zinc es un material destacado, pudiéndose obtener mediante una variedad de métodos, cuenta con distintas posibles aplicaciones [11,12], como bactericidas, fotocatalizadoras para degradación de tintes, ópticas, eléctricas y piezoeléctricas [13-17], por estas razones este compuesto ha demostrado ser un material que puede llegar a desempeñarse en distintos campos por su amplio abanico de posibles aplicaciones. 2 Cabe mencionar la existencia de una tecnología que en décadas recientes ha tenido un gran auge, la nanotecnología, mediante la cual se pueden fabricar o procesar nanomateriales que cuentan con propiedades que no se encuentran en los materiales en bulto, se debe a que por su escala (una de sus dimensiones se encuentra en un rango de 1 a 100 nm) pueden interactuar con otras moléculas de manera muy eficiente, debido a que cuentan con una amplia superficie relativa en comparación al material en bulto [18]. Observando la plata en bulto como un ejemplo, se puede apreciar que es un metal dúctil, claro y maleable, con una extensa variedad de aplicaciones [19]. En 2020 Cremona y Mestl, mencionaron que los usos de la plata se dividen de la siguiente manera: 48% para usos industriales, 24% para fotografía, joyería y platería, y el porcentaje restante está relacionado con inversión [20]. Por otra parte, a escala nanométrica, la plata cuenta con propiedades antibacteriales, alta actividad catalítica, alta conductividad eléctrica, etc. Sus aplicaciones son más variadas e incluso los colores de las suspensiones coloidales de plata nanométrica son distintos a los colores de la plata en bulto [21], una característica de las nanopartículas metálicas, especialmente en el oro y la plata, es que al interactuar con luz los electrones libres de la superficie se excitan y comienzan a oscilar, este fenómeno se conoce como resonancia de plasmón superficial localizada y es una manera rápida de asegurar la existencia de estos metales a escala nanométrica [22]. Este trabajo reporta la síntesis de nanocompósitos de óxido de zinc (ZnO) y nanopartículas de plata (NPs Ag) resultantes de la combinación de las técnicas de sol-gel y ablación láser de sólidos en medios líquidos (ALSL). La caracterización del material resultante será por medio de espectroscopias UV-Vis y Raman, difracción de rayos X y SEM. La innovación de este proyecto se encuentra en la combinación de las técnicas mencionadas anteriormente, en donde un blanco de plata será ablacionado dentro del solvente que posteriormente se utilizará para disolver el precursor del ZnO en presencia de las nanopartículas de plata generadas por el proceso de ablación.