Sensing, cattura e smaltimento di nanoparticolato

The aim of this PhD project was the creation of a new material with the purpose of capture and detection of the widely used metal nanoparticles in aqueous environment. It was used a new method based on the well-known concept of molecular imprinted polymers (MIPs) called Nanoparticles imprinted matrices (NAIM). This method is based on doping polymer matrix with nanoparticles and after their removal, by chemical reaction, the matrix gains empty cavities of the proper size and shape for the capture of the nanoparticulate. It’s been studied a method for the preparation of silica gel matrices by sol gel synthesis doped with silver (AgNPs) or gold (AuNPs) nanoparticles of different sizes and shapes. After fine tuning of the sol gel synthesis, colored monoliths almost crack free were obtained and it was studied a method for the complete oxidation of the templating NPs inside the monoliths. It was performed a full morphological and compositional characterization of the monoliths before and after the removal of the template NPs. The reuptake ability of the monolith powder was investigated by adding the product to 7 nm diameter AgNPs solution with controlled stirring and time. The produced templated silica gel powder was used as active site in the realization of sensing system based on quartz crystal microbalances.

Lo scopo di questo progetto di dottorato si basa sulla creazione di un nuovo materiale con lo scopo di catturare e rilevare le nanoparticelle metalliche in ambiente acquoso. È stato utilizzato un nuovo metodo basato sul ben noto concetto di molecular imprinted polymer (MIPs) chiamati Nanoparticles imprinted matrixs (NAIM). Questo metodo si basa sul drogaggio della matrice polimerica con nanoparticelle e dopo la loro rimozione, tramite reazione chimica, la matrice ottiene cavità vuote di dimensioni e forma adeguate alla cattura del nanoparticolato. È stato studiato un metodo per la preparazione di matrici di gel di silice mediante sintesi sol gel drogato con nanoparticelle di argento (AgNPs) o oro (AuNPs) di diverse dimensioni e forme. Dopo aver messo a punto la sintesi, sono stati ottenuti monoliti colorati quasi privi di crepe ed è stato studiato un metodo per l'ossidazione completa delle NP templanti all'interno dei monoliti. È stata eseguita una completa caratterizzazione morfologica e composizionale dei monoliti prima e dopo la rimozione delle NP template. La capacità di riassorbimento della polvere di monolite è stata studiata aggiungendo il prodotto a una soluzione di AgNPs di 7 nm di diametro con agitazione e tempo controllati. La polvere di gel di silice prodotta è stata utilizzata come sito attivo nella realizzazione di un sistema di rilevamento basato su microbilance a cristalli di quarzo.