{"id":134242,"date":"2020-03-02T09:10:03","date_gmt":"2020-03-02T08:10:03","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134242"},"modified":"2020-03-02T09:10:03","modified_gmt":"2020-03-02T08:10:03","slug":"rutas-alternativas-para-la-fabricacion-de-nanoparticulas-con-aplicaciones-en-catalisis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2020\/03\/02\/134242","title":{"rendered":"Rutas alternativas para la fabricaci\u00f3n de nanopart\u00edculas con aplicaciones en cat\u00e1lisis"},"content":{"rendered":"

Autor: Lidia Mart\u00ednez, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)<\/strong><\/p>\n

Las nanopart\u00edculas son objetos de tama\u00f1o nanom\u00e9trico (t\u00edpicamente de 1 a 100 nm) que, debido a sus reducidas dimensiones, tienen un n\u00famero de \u00e1tomos en superficie del mismo orden o incluso superior al n\u00famero de \u00e1tomos de volumen. Esto hace que las propiedades de un material cambien significativamente cuando est\u00e1 en la nanoescala. Un claro ejemplo de ello es el oro, un material ampliamente conocido por su caracter\u00edstico color amarillo y por ser inerte tal y como lo conocemos en nuestra vida cotidiana. Pues bien, cuando lo reducimos a la escala nanom\u00e9trica, su coloraci\u00f3n cambia en funci\u00f3n del tama\u00f1o, pudiendo ser morado, naranja o rojo. Esto se debe a un cambio en sus propiedades \u00f3pticas (como curiosidad, las vidrieras son un ejemplo de utilizaci\u00f3n de nanopart\u00edculas de Au y Ag como impurezas). Adem\u00e1s, en la nanoescala el oro pasa de ser un material inerte a un buen catalizador del mon\u00f3xido de carbono.<\/span><\/p>\n

Un catalizador en la nanoescala ofrece la ventaja de maximizar por tanto el \u00e1rea superficial, aumentando en n\u00famero de sitios activos, a la vez que se minimiza la carga de catalizador. Esto puede ser crucial cuando se usan catalizadores basados en metales nobles y escasos, ya que implica un ahorro en\u00a0 costes significativo. Tradicionalmente los catalizadores se sintetizan por v\u00eda qu\u00edmica. Estos m\u00e9todos ofrecen un control preciso de la composici\u00f3n y el tama\u00f1o de las nanopart\u00edculas, pero conllevan el uso de agentes qu\u00edmicos que (i) en ocasiones no son amigables con el medioambiente y (ii) deben ser correctamente eliminados tras el proceso de fabricaci\u00f3n para que no altere las prestaciones del catalizador. Existe otra ruta de s\u00edntesis que puede representar una alternativa complementaria a estos m\u00e9todos: la s\u00edntesis de nanopart\u00edculas en fase gas. \u00c9stos son m\u00e9todos libres de ligandos y, por tanto, m\u00e1s cercanos a una s\u00edntesis verde amigable con el medioambiente. Adem\u00e1s, estas t\u00e9cnicas permiten realizar de manera precisa estudios modelo con peque\u00f1os agregados de 0.5 a 2 nm (< 200 \u00e1tomos), donde hay una r\u00e1pida evoluci\u00f3n de la estructura at\u00f3mica y electr\u00f3nica [Vadja and White, 2015]. Estas t\u00e9cnicas se basan en la generaci\u00f3n de un vapor sobresaturado (habitualmente de un metal con un gas inerte) que da lugar a una condensaci\u00f3n y coalescencia de los \u00e1tomos met\u00e1licos para formar nanopart\u00edculas. Dentro de las m\u00faltiples variantes que ofrecen estos m\u00e9todos, los basados en la pulverizaci\u00f3n cat\u00f3dica (\u201cmagnetron sputtering\u201d), son los que ofrecen una mayor proyecci\u00f3n para aplicaciones donde tengan que generarse grandes cantidades de nanopart\u00edculas. \u00a0Con esta t\u00e9cnica se han reportado, por ejemplo, estudios donde una \u00fanica nanopart\u00edcula de paladio act\u00faa como nanoportal, haciendo de electrodo de una reacci\u00f3n electroqu\u00edmica [Datta et al.2019], o estudios con nanopart\u00edculas de aluminio donde, gracias a su resonancia de plasm\u00f3n localizado en el ultravioleta, produce un aumento de la eficiencia fotocatal\u00edtica del \u00f3xido de titanio [Ghori et al., 2018]. En definitiva, este m\u00e9todo de fabricaci\u00f3n proporciona una plataforma id\u00f3nea de fabricaci\u00f3n de sistemas ultra-puros en ultra-alto vac\u00edo, fundamentales para estudiar las propiedades de los materiales en la nanoescala.<\/span><\/p>\n

En el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), hemos desarrollado un sistema multi-magnetr\u00f3n que representa una evoluci\u00f3n de este m\u00e9todo de fabricaci\u00f3n, al aportar una versatilidad en cuanto a la elecci\u00f3n no s\u00f3lo de la composici\u00f3n, sino tambi\u00e9n de la estructura de las part\u00edculas, pudiendo por ejemplo elegir entre combinaciones de elementos que est\u00e9n aleados [Mart\u00ednez et al, 2012] o en capas [Llamosa et al., 2014]. Hace unos a\u00f1os realizamos un escalado de este equipo para lograr altos flujos de nanopart\u00edculas, manteniendo la versatilidad estructural que ofrece el dise\u00f1o original [Mart\u00ednez at al., 2018]. Este equipo es el coraz\u00f3n de Stardust<\/em>, un sistema experimental \u00fanico en el mundo que se ha desarrollado en el contexto del proyecto Europeo ERC Synergy grant NANOCOSMOS, para simular en el laboratorio la formaci\u00f3n de polvo c\u00f3smico y su evoluci\u00f3n hacia el medio interestelar [Mart\u00ednez et al, 2019]. M\u00e1s all\u00e1 del campo de la astrof\u00edsica de laboratorio, Stardust<\/em> ofrece unas posibilidades \u00fanicas de adentrarnos en la s\u00edntesis de nanopart\u00edculas con distintas estructuras para aplicaciones en cat\u00e1lisis, que queremos explorar en el contexto del proyecto FotoArt-CM.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Adaptado de Palmer (2018)<\/span><\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

Datta A., Porkovich A. J., Kumar P., Nikoulis G., Kioseoglou J., T. Sasaki, Steinhauer S., Grammatikopoulos P., Sowwan M. (2019) Single Nanoparticle Activities in Ensemble: A Study on Pd Cluster Nanoportals for Electrochemical Oxygen Evolution Reaction<\/a>, J. Phys. Chem. C<\/em>, 123 (43) 26124-26135.<\/p>\n

Ghori M. Z., Veziroglu S., Hinz A., Shurtleff B. B., Polonskyi O., Strunskus T., Adam J., Faupel F., Aktas O. C. (2018), Role of UV Plasmonics in the Photocatalytic Performance of TiO2 Decorated with Aluminum Nanoparticles<\/a>, ACS Appl. Nano Mater. 1 (8) 3760-3764.<\/p>\n

Llamosa D., Ruano M., Mart\u00ednez L., Mayoral A., Roman E., Garc\u00eda-Hern\u00e1ndez M., Huttel Y. (2014), The ultimate step towards a tailored engineering of core@shell and core@shell@shell nanoparticles<\/a>, Nanoscale<\/em>, 6, 13483-13486.<\/p>\n

Mart\u00ednez L., D\u00edaz M., Rom\u00e1n E., Ruano M., Llamosa D., Huttel Y. (2012) Generation of nanoparticles with adjustable size and controlled stoichiometry: recent advances<\/a>, Langmuir<\/em>, 28 (30) 11241-11249.<\/p>\n

Mart\u00ednez L., Lauwaet K., Santoro G., Sobrado J.M., Pel\u00e1ez R.J., Herrero V.J., Tanarro I., Ellis G., Cernicharo J., Joblin C., Huttel Y., Mart\u00edn-Gago J.A. (2018), Precisely controlled fabrication, manipulation and in-situ analysis of Cu based nanoparticles<\/a>, Scientific Reports<\/em>, 8,\u00a0 7250.<\/p>\n

Mart\u00ednez, L., Santoro, G., Merino, P., Accolla M., Lauwaet K., Sobrado J., Sabbah H., Pelaez R. J., Herrero V. J., Tanarro I., Ag\u00fandez M., Mart\u00edn-Jimenez A., Otero R., Ellis G. J., Joblin C., Cernicharo J. and Mart\u00edn-Gago J. A. (2019) Prevalence of non-aromatic carbonaceous molecules in the inner regions of circumstellar envelopes<\/a>. Nat. Astron., doi:10.1038\/s41550-019-0899-4.<\/p>\n

Palmer R. E., Cai R., Vernieres J. (2018), Synthesis without Solvents: The Cluster (Nanoparticle) Beam Route to Catalysts and Sensors<\/a>, Acc. Chem. Res.<\/em>, 51 (9) 2296-2304.<\/p>\n

Vadja S., White M. G. (2015) Catalysis Applications of Size-Selected Cluster Deposition<\/a>, ACS Catalysis, 5, 7152-7176.<\/p>\n

Contacto<\/strong><\/p>\n

Jose \u00c1ngel Mart\u00edn Gago, Responsable de Grupo ESISNA del Programa FotoArt-CM.\u2013\u00a0gago@icmm.csic.es<\/a><\/p>\n

Coordina FotoArt-CM: V\u00edctor A. de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea, Instituto IMDEA Energ\u00eda.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor: Lidia Mart\u00ednez, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) Las nanopart\u00edculas son objetos de tama\u00f1o nanom\u00e9trico (t\u00edpicamente de 1 a 100 nm) que, debido a sus reducidas dimensiones, tienen un n\u00famero de \u00e1tomos en superficie del mismo orden o incluso superior al n\u00famero de \u00e1tomos de volumen. Esto hace que las propiedades de un material cambien significativamente cuando est\u00e1 en la nanoescala. Un claro ejemplo de ello es el oro, un material ampliamente conocido por su caracter\u00edstico color amarillo y por ser inerte tal y como lo conocemos en nuestra vida cotidiana. Pues bien, cuando lo reducimos a\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134242"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=134242"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134242\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134248,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134242\/revisions\/134248"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134242"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134242"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134242"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}