Nanopartícul·les core-shell estabilitzades en polímer amb propietats calítiques i bactericides medioambientalment segure

Aquest projecte de doctorat és un treball interdisciplinari adreçat a l’obtenció de nous nanocompòsits (NCs) funcionals sintetitzats a partir de materials polimèrics bescanviadors d’ions que són modificats amb nanopartícules metàl•liques (NPMs) de diferent composició. Els materials desenvolupats s’avaluen en funció de dues possibles aplicacions: 1) com a catalitzadors de reaccions orgàniques d’interès actual (NCs basats en pal•ladi) i, 2) la seva dedicació a aplicacions bactericides en el tractament d’aigües domèstiques o industrials (NCs basats en plata). El desenvolupament de nanomaterials és de gran interès a l’actualitat donades les seves especials propietats, l’aprofitament de les quals és la força impulsora per a la fabricació de nous NCs. Les nanopartícules metàl•liques estabilitzades en polímer (Polymer Stabilized Metal Nanoparticles, PSNPM) s’han preparat mitjançant la tècnica in-situ de síntesi intermatricial (Inter-matrix synthesis, IMS) que consisteix en la càrrega seqüencial dels grups funcionals de les matrius polimèriques amb ions metàl•lics, i la seva posterior reducció química dins de la matriu polimèrica de bescanvi iònic. L’estabilització en matrius polimèriques evita l’agregació entre elles (self-aggreagtion), un dels principals problemes coneguts de les NPs. Pel desenvolupament d’aquesta metodologia, s’han emprat diferents tipus de matrius polimèriques de bescanvi iònic: membrana Sulfonated PolyEtherEtherKetone, SPEEK, així com fibres sintètiques basades en polypropilè amb diferents tipus de grups funcionals, que ens permeten el seu ús com a filtres en la desinfecció de solucions aquoses o com a material catalitzador. Durant el projecte s’ha anat avançant en l’optimització del material nanocomposite final per a les aplicacions d’interès, en quant activitat i funcionalitat de les nanopartícules i estabilitat del nanocomposite. Així, s’ha optimitzat la síntesi de NPs estabilitzades en resines de bescanvi iònic, realitzant un screening de diferents tipus de resines i la seva avaluació en aplicacions industrials d’interès.

This project is an interdisciplinary doctoral program aimed at obtaining new functional nanocomposites (NCs) based on ion exchangers materials which are modified with metal nanoparticles (MNPs) of different composition. The materials developed are evaluated based on two possible applications: 1) as catalysts for organic interesting reactions (NCs based on palladium), and 2) its dedication to bactericidal applications in the treatment of wastewater or industrial water (NCs based on silver). The development of nanomaterials is of great interest at present because of their special properties, the use of which is the driving force for the manufacture of new NCs. The metal nanoparticles stabilized in polymer (Polymer Stabilized Metal Nanoparticles, PSMNPs) were prepared using the in situ intermatrix synthesis technique (Inter-matrix synthesis, IMS) consisting of the sequential loading of the functional groups of the polymeric matrices with metal ions followed by the subsequent chemical reduction in the ion exchange matrix. The stabilization in polymeric matrix prevents aggregation between the nanoparticles (self-aggreagtion), one of the known problems of the NPs. By developing this methodology, we have used different types of polymeric matrices by ion exchange: Sulfonated PolyEtherEtherKetone membrane, SPEEK, synthetic fibers based on polypropylene with different kinds of functional groups, that allow the use as filters in the disinfection of aqueous solutions or as a catalyst material. During the project has been progress in optimizing the final nanocomposite materials for applications of interest and activity in terms of functionality and stability of nanoparticles in the nanocomposite. Thus, we optimized the synthesis of NPs stabilized in ion exchange resins, performing a screening of different types of resins and their evaluation in industrial applications of interest.