Estudio de la síntesis de nanoestructuras tipo Core -Shell PbS/SiO2

Abstract

Tesis de maestría en nanotecnología. Los sulfuros de metales pesados como el sulfuro de plomo (PbS) son semiconductores utilizados en dispositivos electrónicos. Es posible controlar las propiedades ópticas y electrónicas de este material a partir del control en la forma, composición y tamaño partícula del mismo. En particular, el PbS tiene un radio de Bohr de aproximadamente 20nm debido a que la masa del hueco es tan pequeña y es muy similar a la masa del electrón. De esta forma, mediante la disminución del tamaño de partícula se puede dar el confinamiento cuántico de huecos, electrones y excitones dando lugar a nuevas propiedades ópticas y eléctricas. Uno de los métodos más utilizados en la síntesis del PbS, particularmente en películas, es el depósito por baño químico (CBD). En la síntesis de semiconductores mediante esta técnica se utilizan compuestos que forman complejos con elcatión metálico, para asegurar que la reacción se lleve a cabo a la velocidad adecuada para que no ocurra precipitación de agregados de partículas de gran tamaño. Para este fin, el compuesto más utilizado es la Trietanolamina (TEA) y la reacción se realiza a pH básicos. En este trabajo, se propone la síntesis de sistemas core-shell PbS/SiO2 a partir de esferas de SiO2 sintetizadas por el método Stöber para después recubrirlas con nanopartículas de PbS utilizando el método de baño químico asistido por ultrasonido. Para la síntesis del PbS se utilizaron acetato de plomo y tiourea como fuente de plomo y azufre, respectivamente; hidróxido de sodio para el ambiente básico de la reacción. Y por último, TEA como agente complejante el cual fue sustituido o usado en conjunto con la TEA, esto es debido a que el ácido cítrico es un compuesto fácilmente biodegradable y de fácil de obtener. Los resultados de la caracterización microestructural por Difracción de rayos X (DRX), muestra que se obtiene la formación de PbS con las cuatro diferentes formulaciones aquí propuestas; además de un carbonato hidratado de plomo (hidrocerusita) que predomina en la muestra con una proporción mayor de TEA. De acuerdo a las imágenes de microscopía electrónica de barrido (MEB), se obtiene en casi todos los casos el recubrimiento de PbS sobre las esferas de sílice utilizando el ácido cítrico como agente complejante. Además, de la hidrocerusita presente en láminas en los polvos obtenidos.