Investigación

Zeolitas Na–A4 como anfitrión de nanopartículas de PbS

M. Flores–Acosta*, R. Pérez–Salas*, R. Aceves–Torres*, H. Arizpe–Chávez*, M. Sotelo–Lerma**, R. Ramírez–Bon***

* Centro de Investigación en Física, Universidad De Sonora, Apartado Postal 142, Hermosillo, Son., 83190 México.

** Centro de Investigación en Polímeros y Materiales, Universidad de Sonora, Apartado Postal 130, 83190 Hermosillo, Son., México.

*** Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN, Unidad Querétaro, Apartado Postal 1–798, 76001 Querétaro, Qro., México.

Recibido el 21 de febrero de 2006
Aceptado el 6 de abril de 2006

Resumen

En este trabajo se reportan las propiedades ópticas y estructurales de materiales compuestos con base en el semiconductor PbS en matrices de zeolitas tipo A. Estos materiales fueron obtenidos mediante reacción química en varias etapas de la zeolita en medios acuosos alcalinos con iones de Pb²⁺ y S^2– sucesivamente. Se prepararon tres muestras llevando a cabo la reacción química con iones de S^2– a las temperaturas de 40, 50 y 60°C, respectivamente. Los materiales obtenidos fueron estudiados por difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y de transmisión, espectroscopía óptica por reflectancia difusa y fotoluminiscencia. Los resultados muestran la formación de partículas de PbS de tamaño nanométrico, forma esférica y estructura cristalina cúbica distribuidas en la matriz de la zeolita. En el espectro de absorción de las muestras se observa una banda de absorción bien definida centrada en aproximadamente 300 nm debida a las nanopartículas de PbS en la matriz de zeolita. Adicionalmente aparece un pico de absorción alrededor de 400 nm asignado a transiciones excitónicas.

Descriptores: Semiconductores; zeolitas; nanoestructuras; síntesis química.

Abstract

In this work we report the optical and structural properties of composite materials based on the semiconductor PbS enclosed in type A zeolite. The composite materials were obtained by chemical reaction in several steps of the zeolite in alkaline aqueous solutions containing de Pb²⁺ and S^2– ions successively. Three samples were prepared at temperatures of 40, 50 and 60°C during the chemical reaction with S^2– ions. The obtained materials were studied by x–ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, diffuse reflectance spectroscopy and photoluminescence. The experimental results show the formation of spherical–shaped PbS particles with nanometric size and cubic crystalline structure embedded in the zeolite matrix. The absorption spectra of the samples display a well defined absorption band at about 300 nm due to the PbS nanoparticles in the zeolite matrix. In addition, an absorption peak appears in the absorption spectra at about 400 nm assigned to exciton transitions.

Keywords: Semiconductors; zeolites; nanostructures; chemical synthesis.

PACS: 81.07.Bc; 78.67.Bf; 68.65.Hb; 61.46.+w

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

Agradecimientos

Agradecemos al Dr. R. Machorro M. por las facilidades para realizar las mediciones de reflectancia difusa y la asistencia tecnica de I. Gradillas–Martínez y F. Ruiz–Medina (CCMC–UNAM–Ensenada BC) así como a M. A. Hernández–Landaverde y J.E. Urbina–Álvarez.

Referencias

1. N. Herron y D.R. Corbin, Inclusion Chemistry with Zeolite: Nanoscale Material by Design (Kluwer Academic Publishers, 1995).        [ Links ]

2. D.W. Breck, Zeolites Molecular Sieves (Wiley, New York, 1974).        [ Links ]

3. Merida Sotelo Lerma, Tesis Doctoral, CICESE (1998).        [ Links ]

4. Y. Wang y N. Herron, J. Phys. Chem. 95 (1991) 525.        [ Links ]

5. Al.L. Efros y A.L. Efros, Sov. Phys. Semicond. 16 (1982) 772.        [ Links ]

6. T. Okuno, A. Lipovski, T. Ogawa, I. Amagai y Y. Masumoto, J. Lumin. 87 (2000) 491.        [ Links ]

7. Y Wang, A. Suna, W. Mahler y R. Kasowski, J. Chem Phys. 87 (1987) 7315.        [ Links ]

8. R. Ochoa Landin et al., J. Phys. Chem. Solids. 64 (2003) 2245.        [ Links ]

9. N. Herron et al., J. Am. Chem. Soc. 111 (1989) 530.        [ Links ]

10. W. Chen, Z. Wang, Z. Lin, J. Qian y L. Lin, Appl. Phys. Lett. 68 (1996) 1990.        [ Links ]

11. L.S. Li et al., Langmuir 13 (1997) 6183.        [ Links ]

12. L. Guo et al., J. Lumin. 82 (1999) 111.        [ Links ]

13. A.K. Dutta, T. Ho, L. Zhang y P. Stroeve, Chem Mater. 12 (2000) 1042.        [ Links ]

14. S. Wang y S. Yang, Langmuir 16 (2000) 389.        [ Links ]

15. A.A. Lipovskii, E.V. Kolobkova, A. Olkhovets, V.D. Petrikov y F. Wise, Physica E 5 (2000) 157.        [ Links ]

16. K.K. Nanda, F.E. Kruis, H. Fissan y M. Acet, J. Appl. Phys. 91 (2002) 2315.        [ Links ]

17. J.L. Machol y F.W. Wise, Phys. Rev. B 48 (1993) 2819.        [ Links ]

18. T.D. Krauss y F.W. Wise, Phys. Rev. B 55 (1997) 9860.        [ Links ]

19. L. Guo et al., Opt. Mat. 14 (2000) 247.        [ Links ]

20. M. Sotelo Lerma, M.A. Quevedo Lopez, R.A. Orozco Terán, R. Ramirez Bon y F. J. Espinoza Beltrán, J. Phys. Chem.Solids 59 (1998) 145.        [ Links ]

21. N. Tohge, G.S. Moore y J.D. Mackenzie, J. Non–Cryst. Solids 63 (1984)95.        [ Links ]

22. I. Kang y F.W. Wise, J. Opt. Soc. Am. B 14 (1997) 1632.        [ Links ]

23. Y. Wang, A. Suna, W. Mahler y R. Kawoski, J. Chem. Phys. 87 (1987) 7315.        [ Links ]

24. M.J. Fernee, A. Watt, J. Warner, N. Heckenberg y H. Rubinstein–Dunlop, Nanotechnology 15 (2004) 1328.        [ Links ]