Nanoesferas monodispersas de SiO₂: síntesis controlada y caracterización

 

D. Cornejo-Monroy¹, J. F. Sánchez-Ramírez^*1, J. A. Pescador Rojas¹, J. L. Herrera-Pérez¹, M. P. González-Araoz², C. Guarneros³

 

¹ Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del IPN Legaria 694. Colonia Irrigación, 11500 México D. F., México. *e-mail: jfsanchez@ipn.mx

² Centro de Investigación en Biotecnología Aplicada, IPN San Juan Molino Km 1.5 de la Carretera Estatal Sta. Inés Tecuexcomac-Tepetitla Tlaxcala, 90700 México.

³ Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas del IPN Avenida Instituto Politécnico Nacional No. 2580 Col. Barrio la Laguna Ticomán, 07340 México D. F., México.

 

Recibido: 30 de abril de 2009.
Aceptado: 22 de julio de 2009.

 

Abstract

In this work, we evaluated the effect of variation in concentration and the successive or simultaneously addition of reactants on size, dispersion and morphology of SiO₂ nanospheres. Particles with different diameters were obtained by hydrolysis and condensation of TEOS in an ammonium hydroxide and alcohol solution. Simultaneously or successive addition of TEOS to different ammonium hydroxide solutions varying in concentration produced SiO₂ nanoparticles with sizes ranging between 22 and 230 nm. Bigger and mono-dispersed particles were obtained at higher concentrations of ammonium hydroxide. However, when lower concentrations of ammonium hydroxide were employed, the particle size diminished but dispersion increased. The quantity of prepared sample had not a significant effect in structural properties of particles. The subsequent addition of TEOS produced SiO₂ surfaces with increased roughness. Transmission electron microscopy was used to monitor the formation, size and morphology of SiO2 nanospheres. The samples was characterized with FT-IR spectroscopy we find that the nanospheres have a composition of SiO₂ regardless of the experimental conditions used growth.

Keywords: SiO₂; Nanospheres; Colloidal dispersion; Nanoparticles; Morphological properties.

 

Resumen

En este trabajo, evaluamos el efecto en el tamaño, dispersión y en la morfología de nanoesferas de SiO₂ producido por la variación en la concentración y en la adición (sucesiva o simultanea) de reactantes. Partículas con diferentes diámetros fueron preparadas por hidrólisis y condensación de TEOS en una solución de hidróxido de amonio y alcohol. Con la adición simultánea y sucesiva del TEOS con diferentes contenidos de hidróxido de amonio se obtuvieron nanopartículas de SiO₂ con tamaños en el rango entre 22-320 nm. Las partículas más grandes y monodispersas se obtuvieron con las mayores concentraciones de hidróxido de amonio. Sin embargo, cuando se prepararon concentraciones más bajas, el tamaño de las partículas disminuyó pero se incrementó la dispersión. La cantidad de muestra preparada no presentó efecto significativo en las propiedades estructurales de las partículas. Superficies con mayor rugosidad de SiO₂ son resultado de la adición sucesiva de TEOS. Microscopia electrónica de transmisión fue empleada para monitorear la formación, tamaño y morfología de las nanoesferas de SiO₂. Las muestras fueron caracterizadas por FT-IR mostrando que la composición de las nanoesferas es de SiO₂ independientemente de las condiciones experimentales de crecimiento.

Palabras clave: SiO2; Nanoesferas; Dispersión coloidal; Nanopartículas; Propiedades morfológicas.

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

Agradecimientos

Los autores agradecen a CONACYT, SIP-IPN, COFAAIPN, ICyTDF por el soporte financiero para la realización de este trabajo de investigación.

 

Referencias

[1]. M. P. Pileni, J. Phys. Chem. C 111, 9019 (2007).         [ Links ]

[2]. D. K. Hartlen, A. P. T. Athanasopoulos and V. Kitaev, Langmuir 24, 1714 (2008).         [ Links ]

[3]. P. Jiang, J. F. Bertone and V. L. Colvin, Science 291, 453 (2001).         [ Links ]

[4]. R. Narayanan and M. A. El-Sayed, Nano Lett. 4, 1343 (2004).         [ Links ]

[5]. T. A. Bell, Science 299, 1688 (2003).         [ Links ]

[6]. J. Zhang, J. Liu, Q. Peng, X. Wang and Y. Li, Chem. Mater. 18, 867 (2006).         [ Links ]

[7]. J. Kim and J. W. Grate, Nano Lett. 3, 1219 (2003).         [ Links ]

[8]. H. Deng, X. Li, Q. Peng, X. Wang, J. Chen and Y. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 44, 2782 (2005).         [ Links ]

[9]. Y. Xia, B. Gates, Y. Yin and Y. Lu, Adv. Mater. 12, 693 (2000).         [ Links ]

[10]. E. Matijevic, Langmuir 10, 8 (1994).         [ Links ]

[11]. R. J. Hunter, Introduction to Modern Colloid Science (Oxford University Press, Oxford UK, 1993).         [ Links ]

[12]. W. V. Negen and I. Shook, Adv. Colloid Interface Sci. 21, 119 (1984).         [ Links ]

[13]. E. Matijevic, Chem. Mater. 5, 412 (1993).         [ Links ]

[14]. C. J. Brinker and G. W. Scherer, Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing (Academic Press, New York, 1989).         [ Links ]

[15]. J. H. Zhang, P. Zhan, Z. L. Wang, W. Y. Zhang and N. B. Ming, J. Mater. Res. 18, 649 (2003).         [ Links ]

[16]. I. Piirma, Emulsion Polymerization (Academic Press Inc, Michigan, 1982).         [ Links ]

[17]. G. Kolbe, The complex Chemical Behaviour of Silica, Dissertation, Jena, Germany (1956).         [ Links ]

[18]. W. Stöber, A. Fink and E. Bohn, J. Colloid Interface Sci. 26, 62 (1968).         [ Links ]

[19]. A. K. V. Helden, J. W. Jansen and A. Vrij, J. Colloid Interface Sci. 81, 354 (1981).         [ Links ]

[20]. G. H. Bogush, M. A. Tracy and C. F. Zukoski Iv, J. Non- Cryst. Solids 104, 95 (1988).         [ Links ]

[21]. P. Ni, P. Dong, B. Cheng, X. Li and D. Zhang, Adv. Mater. 13, 437 (2001).         [ Links ]

[22]. A. R. C. Costa, C. A. P. Leite and F. Galembeck, J. Phys. Chem. B 107, 4747 (2003).         [ Links ]

[23]. W. A. Pliskin, J. Vac. Sci. Technol. 14, 1064 (1977).         [ Links ]

[24]. A. C. Adams, Solid State Technol. 26, 135 (1983).         [ Links ]

[25]. S. Rojas, L. Zanotti, A. Borghesi, A. Sassella and G. U. Pignatel, J. Vac. Sci. Technol. B 11, 2081 (1993).         [ Links ]

[26]. A. Hartstein and D. R. Young, Appl. Phys. Lett. 38, 631 (1981).         [ Links ]

[27]. M. S. El-Shall, S. Li, T. Turkki, D. Graiver, U. C. Pernisz and M. I. Baraton, J. Phys. Chem. 99, 17805 (1995).         [ Links ]