Desarrollo de nanomateriales híbridos en base a nanopartículas de titanato de bario y cepillos poliméricos injertados en óxido de grafeno

Abstract

En este estudio, se describe un sencillo método de obtención de nanocompositos híbridos de óxido de grafeno (GO) injertado con poli(dimetil itaconato) (GO-pDMI) y titanatio de bario funcionalizado (BT-NH2). Este material híbrido se designó como (BTNH2/ GO-pDMI). Para la obtención de BT-NH2/GO-pDMI se empleó una ruta sintética convergente de manera de obtener dicho material, y se moduló el contenido de GOpDMI desde 20% al 80% en el compuesto híbrido. Además, se realizó un estudio de la morfología, estructura y propiedades dieléctricas de los diferentes materiales obtenidos. A medida que se modifica funcionalmente el GO a BT-NH2/GO-pDMI, los valores de los ángulos de difracción de rayos X del plano 001 se desplazan desde 2ϴ=16,22° a 2ϴ=10,11°, indicando un aumento en el espacio interlaminar debido a una funcionalización efectiva del material grafénico. Además, la relación ID/IG obtenida mediante espectroscopia de Raman para el BT-NH2/GO-pDMI-80% arrojó un valor de 1,271, lo que indica que existen más defectos en los nanocompositos que en el óxido de grafeno que tiene una relación ID/IG igual a 0,865. Además, mediante microscopia de barrido electrónico (STEM), se estudió el comportamiento en el orden de los nanómetros encontrando estructuras hibridas parecidas a las propuestas teóricamente. Al estudiar la pérdida de tangente de delta de los nanocompositos híbridos por espectroscopia dieléctrica de banda ancha se observó un comportamiento lineal al aumentar la frecuencia, lo que indica que el material experimenta una pérdida de polarización interfacial debido a diferente naturaleza de los nanomateriales, siendo GOpDMI un material eléctricamente conductor y BT-NH2 un material dieléctrico

In this study, a simple method for obtaining graphene oxide (GO) hybrid nanocomposites grafted with poly(dimethyl itaconate) (GO-pDMI) and functionalized barium titanate (BTNH2) is described. This hybrid material was designated as (BT-NH2/GO-pDMI). To obtain BT-NH2/GO-pDMI, a convergent synthetic route was used to obtain said material, and the content of GO-pDMI was modulated from 20% to 80% in the hybrid compound. In addition, a study of the morphology, structure and dielectric properties of the different materials obtained was carried out. As GO is functionally modified to BT-NH2/GO-pDMI, the values of the X-ray diffraction angles of the 001 plane shift from 2ϴ=16.22° to 2ϴ=10.11°, indicating an increase in the interlaminar space due to an effective functionalization of the graphene material. In addition, the ID/IG ratio obtained by Raman spectroscopy for BT-NH2/GO-pDMI-80% gave a value of 1.271, indicating that there are more defects in the nanocomposites than in graphene oxide that has an ID/IG equal to 0.865. In addition, by means of scanning electron microscopy (STEM), the behavior in the order of nanometers was studied, finding hybrid structures similar to those proposed theoretically. When studying the delta tangent loss of the hybrid nanocomposites by broadband dielectric spectroscopy, a linear behavior was observed with increasing the frequency, which indicates that the material experiences a loss of interfacial polarization due to the different nature of the nanomaterials, being GO -pDMI an electrically conductive material and BT-NH2 a dielectric material