Abstract:
En esta Tesis Doctoral se estudió la síntesis y modificación química del óxido de
grafeno para usarse como plataforma para materiales funcionales. Se sintetizaron
polvos de óxido de grafeno con diferente grado de oxidación a través de variaciones
del método de Hummers para conocer la influencia de estas modificaciones sobre
la estructura molecular, el grado de exfoliación y el contenido de oxígeno del
material y éstas se relacionaron con el tamaño de dominio cristalino, la absorción
óptica y la resistencia eléctrica. Se encontró que el método de preparación permite
la obtención de óxidos de grafeno con diferentes proporciones de grupos
funcionales hidroxilo, epoxi, carboxilo y carbonilo que pueden presentar
interacciones intermoleculares entre los grupos adyacentes. La identidad de estos
grupos influencia el grado de exfoliación y el número de hojas y la resistencia
eléctrica sigue una relación directa al grado de exfoliación. En suma, se constató
que es la química de la superficie de las hojas y no la relación entre carbono y
oxígeno, la que determina las propiedades físicas y químicas del óxido de grafeno.
A partir de este estudio, se sintetizaron materiales funcionales. Se decoraron hojas
de óxido de grafeno con nanopartículas de CdS y a partir de nanopartículas de CdS
previamente protegidas con un ditiol se hizo la funcionalización de óxido de grafeno
previamente reducido. Estos materiales fueron probados como fotocatalizadores,
encontrándose que el óxido de grafeno decorado con CdS tiene una mayor
capacidad de fotodegradación del azul de metileno respecto a nanopartículas de
CdS. También se preparó óxido de grafeno decorado con nanopartículas de Fe3O4.
Este material resultó ser superparamagnètico y tener una gran capacidad como
adsorbente de azul de metileno con la ventaja adicional de poder ser separado de
la solución descontaminada por medio de un imán permanente. Además de poderse
obtener propiedades funcionales definidas, se constató que la química superficial
del óxido de grafeno es la responsable de dirigir la nucleación de las nanopartículas.
Como colofón de esta tesis, se iniciaron trabajos en la obtención de otros derivados
del óxido de grafeno como el grafeno decorado con MoS2 para aditivos lubricantes,
películas de óxido de grafeno reducido para electrodos conductores y óxido de
grafeno para incrementar la eficiencia en una celda solar orgánica.
