Síntesis, caracterización y aplicaciones de nanoestructuras magnéticas basadas en óxidos de metales de transición

Abstract

Como objetivo principal de esta tesis se plantea la preparación de sistemas híbridos constituídos por nanoestructuras del tipo NM@SiO2@X-TiO2 (NM: núcleo magnético; X: elemento dopante) con actividad fotocatalítica en el visible y capaces de ser recuperados del medio de reacción mediante la acción de un campo magnético externo. Además, existen una serie de aspectos complementarios que han surgido en el desarrollo del trabajo que presentan un claro interés tanto desde una perspectiva básica como aplicada: Síntesis 1.1 Síntesis de nanopartículas magnéticas de composición Fe3O4/NiFe2O4 recubiertas con SiO2: análisis de las condiciones de síntesis empleando el método sol-gel que den lugar a las propiedades estructurales y magnéticas deseadas. 1.2 Síntesis de nanopartículas de TiO2 dopadas con Fe/N: preparación de nanopartículas de TiO2 mediante el método sol-gel con propiedades fotocatalíticas óptimas (absorción en el visible). 1.3 Síntesis de nanoestructuras híbridas Fe3O4@SiO2@TiO2: preparación de nanoestructuras híbridas mediante el recubrimiento con óxido de titanio de nanopartículas magnéticas previamente sintetizadas empleando dos métodos de calcinación: calcinación convencional y mediante hipertermia magnética.

Caracterización básica 2.1 Análisis de los efectos superficiales en las propiedades magnéticas de las nanopartículas ferrimagnéticas: estudio del efecto del tamaño nanométrico de las nanopartículas magnéticas en las propiedades magnéticas (reducción de la imanación de saturación, fenómenos de spin-glass y exchange bias). 2.2 Análisis del efecto de los dopantes y de la relación de hidrólisis en la temperatura de transición anatasa-rutilo: evaluación del efecto de los elementos dopantes (Fe,N) en la temperatura de transición anatasa-rutilo con el objeto de reducir la fracción de rutilo con fines aplicados. 2.3 Análisis del efecto de los dopantes en el espectro de absorción de las nanopartículas de TiO2: estudio de la modificación introducida por los dopantes en el espectro de absorción de las nanopartículas de óxido de titanio con el objetivo de obtener absorción en la zona del visible. 2.4 Análisis del efecto de los dopantes en la observación de ferromagnetismo a 300 K en las nanopartículas de TiO2: estudio desde un punto de vista básico de la introducción de elementos metálicos (Fe) y elementos no metálicos (N) en las propiedades magnéticas de la fase anatasa. Observación de ferromagnetismo a temperatura ambiente. Aplicaciones 3.1 Obtención de nanoestructuras híbridas Fe3O4@SiO2@TiO2 con actividad fotocatalítica en el visible: análisis de la actividad fotocatalítica de las estructuras híbridas preparadas para su utilización bajo radiación visible. 3.2 Obtención de nanoestructuras híbridas susceptibles de ser recuperadas mediante la aplicaciones de un campo magnético externo: evaluar si las nanoestructuras híbridas con actividad fotocatalítica en el visible además son susceptibles de ser recuperadas con un campo magnético externo para poder ser reutilizadas.