Ligand-free water-based approaches for the synthesis of metal sulfides nanostructures

In questa tesi sono stati sintetizzati solfuri metallici utilizzando metodi in soluzione acquosa che non prevedono l’uso di leganti. In particolare, ZnS, CuS, PbS, MnS e Ag2S sono stati ottenuti in forma cristallina ad una temperatura prossima a 0 °C e senza l’uso di leganti mediante un semplice metodo batch. Sono stati studiati la dimensione, la struttura cristallina, la composizione e i fenomeni di ossidazione delle particelle ottenute. È inoltre stato eseguito uno studio SAXS (Small Angle X-Ray Scattering) in-situ risolto nel tempo relativo alla sintesi di ZnS per valutarne la crescita nella miscela di reazione durante la sintesi batch. Sono inoltre stati studiati il comportamento in sospensione acquosa di particelle di ZnS e la loro interazione con sonde molecolari all’interfaccia liquido/solido. La sintesi di nanoparticelle di ZnS pure e drogate è stata eseguita mediante un metodo microfluidico ed uno CHFS (Continuous Flow Hydrothermal Synthesis). Nel caso di ZnS puro, le condizioni di sintesi sono state variate per ottenere informazioni sul meccanismo di formazione del materiale e valutare le potenzialità dei metodi utilizzati per controllare le proprietà dimensionali e strutturali delle nanoparticelle. Nel caso di ZnS drogato, l’incorporazione dei droganti nel materiale è stata quantificata e discussa. Le proprietà funzionali di alcuni campioni selezionati sono state studiate. Nel caso di ZnS puro è stata quantificata l’attività fotocatalitica per la HER (Hydrogen Evolution Reaction), mentre per il materiale drogato sono state misurate le proprietà di fotoluminescenza. È inoltre stata determinata la citotossicità di alcuni campioni ottenuti per via microfluidica in vista di potenziali applicazioni nella diagnostica per immagini. È stato eseguito uno studio approfondito sull’effetto di trattamenti termici e fenomeni di ossidazione sulle proprietà dimensionali, morfologiche, strutturali e composizionali delle nanostrutture e sui loro effetti sulla di attività fotocatalitica di nanoparticelle di ZnS di diversa dimensione. La strategia di caratterizzazione si è basata sull’uso complementare di tecniche diverse, quali l’XRD (X-Ray Diffraction) e la microscopia TEM (Transmission Electron Microscopy) per lo studio di proprietà dimensionali e strutturali, mentre XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) e FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) sono state usate per la determinazione della composizione superficiale. La caratterizzazione dei campioni è stata completata dalla spettroscopia Raman. I risultati ottenuti hanno mostrato la potenzialità dei metodi di sintesi proposti nell’ottenere il controllo di importanti proprietà dei materiali senza sfruttare l’uso di leganti superficiali, e hanno consentito lo studio della chimica della superficie esposta delle nanoparticelle sintetizzate.