Síntese, formação e crescimento de nanopartículas de platina

Abstract

Nesta tese de doutorado, propusemo-nos a sintetizar nanopartículas de platina (Pt) por rota de redução clássica, utilizando borohidreto de sódio e ácido ascórbico, pela roda solvotermal, utilizando o 1-propanol, e pela rota de deslocamento galvânico, utilizando o cobre como agente redutor. Além disso, propusemo-nos a elucidar o mecanismo de formação e crescimento de duas abordagens sintéticas: a redução da platina via deslocamento galvânico e via redução com ácido ascórbico. Para entender as características estruturais das nanopartículas, nós as caracterizamos com técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção de raios X (XAS), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), microscopia eletrônica de transmissão por varredura (STEM) e espalhamento de raios X à baixo ângulo (SAXS). Para investigar os mecanismos de formação e crescimento de nanopartículas de platina nós monitoramos a síntese in situ com técnicas de SAXS e espectroscopia na região do UV-vis. Os resultados obtidos apontam para as diferenças na morfologia e distribuição de tamanho das nanopartículas. A avaliação do mecanismo de formação e crescimento das nanopartículas reduzidas com ácido ascórbico indicaram um tipo de crescimento não clássico, onde o processo agregativo foi dominante. Nossa avaliação do impacto da variação da concentração do agente estabilizante na cinética de formação e crescimento indicaram que estes possuem papel fundamental no controle do processo de nucleação agregativa, que por sua vez tem influência na distribuição de tamanho das partículas e no raio médio.

In this work, we aimed to synthesize platinum (Pt) nanoparticles by classical reduction route, using sodium borohydride and ascorbic acid, by solvothermal route, using 1- propanol, and by galvanic displacement route, using copper as reducer agent. Furthermore, we aimed to elucidate the growth mechanism for two synthetic approaches: platinum reduction via galvanic displacement and via ascorbic acid reduction. To understand the structural characteristics of the nanoparticles, we have used the following techniques: X-ray diffraction (XRD), X-ray absorption spectroscopy (XAS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), scanning transmission electron microscopy (STEM) and small angle X-ray scattering (SAXS). To investigate the growth mechanisms of platinum nanoparticles we monitored the synthesis in situ with SAXS and UV-vis spectroscopy techniques. The results obtained point to the differences in the morphology and size distribution of the nanoparticles. The evaluation of the formation and growth mechanism of the nanoparticles reduced with ascorbic acid indicated a non-classical type of growth, where the aggregation process was dominant. Our evaluation of the impact of the stabilizing agent concentration variation in the formation and growth kinetics indicated that the surfactant plays a fundamental role in controlling the aggregative nucleation process, which in turn influences the particle size distribution and the mean radius.