Ajuste de la estructura y propiedades ópticas de puntos cuánticos de grafeno sintetizados por ablación con láser pulsado en medio líquido

Aguilar Flores, Celia (2020) Ajuste de la estructura y propiedades ópticas de puntos cuánticos de grafeno sintetizados por ablación con láser pulsado en medio líquido. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Los puntos cuánticos de grafeno (GQDs), son nanomateriales con propiedades fisicoquímicas atractivas, y pueden aplicarse en diferentes disciplinas. Los GQDs se han sintetizado por diversas rutas. La técnica de ablación con láser pulsado en medio líquido (PLAL), destaca por ser simple, rápida y genera pocos desechos. En este trabajo, se realizó la síntesis de GQDs por la técnica de PLAL usando diferentes medios líquidos, acetona (ACE-GQDs), DMF (DMF-GQDs) e isopropanol (ISO-GQDs). Se estudió el efecto de los medios líquidos sobre la estructura, características morfológicas y propiedades ópticas. Además, fueron evaluadas sus propiedades electroquímicas. El estudio morfológico y estructural mediante microscopía electrónica de transmisión, permitió comprobar la obtención de nanopartículas de carbono con estructura cristalina hexagonal. Este tipo de morfología se obtuvo en los tres medios líquidos, presentan tamaños menores a 20 nm, menor que su radio de excitón de Bohr. Estas características y los resultados de las propiedades ópticas, donde las dispersiones presentan una alta emisión de luz en la región visible de 440 nm para ACE-GQDs, en 516 nm para DMF-GQDs y en 436 nm para ISO-GQDs. Además, los resultados del potencial Z permitió conocer cuál fue la dispersión con partículas más estable, en este caso ACE-GQDs. La morfología de las nanopartículas fue dependiente de las condiciones del medio, por ejemplo, el tamaño aumentó cuando el IR del medio líquido aumentó, en este caso, las obtenidas con DMF presentaron tamaño promedio de 15 nm. Los resultados de espectroscopia de dispersión Raman muestran una relación de las intensidades de la banda D y G (ID/IG), muy similares en los tres casos. La presencia de la banda G es representativo de un material altamente cristalino u ordenado. Con respecto a la estructura química de los GQDs también es dependiente del medio, ya que se obtienen materiales ricos en oxígeno o nitrógeno si el solvente es rico en alguno de estos elementos. Estos resultados fueron corroborados mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos X. Con respecto a las propiedades electroquímicas, se observó un incremento en la capacitancia en los DMFGQDs debido a la estructura dopada con N que permitió modificar las características superficiales. Con respecto a la REH, fue realizada en condiciones de luz y oscuridad, siendo las pruebas realizadas con luz las que presentaron mayor intensidad de corriente.

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