Tesis Doctoral Alejandro Vílchez Villalba

Departamento de Nanotecnología Química y Biomolecular
POLYMERIC MACROPOROUS NANOCOMPOSITES USING
HIGHLY CONCENTRATED EMULSIONS AS TEMPLATES
Alejandro Vílchez Villalba
La preparación de materiales constituidos por una matriz polimérica que
contiene algún tipo de elemento inorgánico, como nanopartículas o nanotubos,
ha generado durante los últimos años un enorme interés científico.
Generalmente, estos materiales se denominan nanocompuestos. Actualmente,
existen productos en el mercado en forma de sensores ópticos o productos en
fase de desarrollo comercial, como las poliolefinas reforzadas con arcilla en la
industria automovilística. Uno de los campos de mayor actividad es la
fabricación de materiales porosos avanzados con posibles aplicaciones en
separación, purificación de gases o almacenamiento de líquidos/gases.
Este trabajo de tesis tiene como objetivo principal el de obtener
nanocompuestos macroporosos con nanopartículas incorporadas, utilizando
emulsiones altamente concentradas como plantilla. Para ello se han empleado
emulsiones del tipo agua en aceite, estabilizadas tanto con tensioactivos como
con nanopartículas (denominadas emulsiones de Pickering). La obtención de
nanocompuestos macroporosos utilizando emulsiones de Pickering constituye
un método novedoso descrito por primera vez recientemente.
Con este propósito, se han utilizado dos tipos de nanopartículas funcionales:
nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro y nanopartículas
fotocatalíticas de dióxido de titanio. Ambas han sido previamente
funcionalizadas con ácido oleico para conferir hidrofobicidad a su superficie.
Para obtener los materiales poliméricos se ha llevado a cabo una
polimerización entre el monómero estireno y el entrecruzante divinilbenceno en
la fase externa de las emulsiones altamente concentradas.
Se han obtenido materiales poliméricos porosos con nuevas funcionalidades
magnéticas y fotocatalíticas. En primera instancia, se ha evaluado la
interacción entre los dos emulsionantes empleados, nanopartículas y
tensioactivos. Posteriormente, se ha evaluado el efecto de dichas interacciones
sobre la estabilidad de las emulsiones altamente concentradas. Además, se ha
estudiado la distribución de las nanopartículas en los materiales macroporosos
obtenidos en función de diversos parámetros como el tamaño o concentración
de nanopartículas.
Finalmente, se ha llevado a cabo una exhaustiva caracterización de las
propiedades físicas de los materiales, tal como estructura macroporosa,
porosidad, resistencia a la compresión o permeabilidad.
Tesis Doctoral, 30 de enero de 2013