Electrodeposició de nanoestructures amb propietats magnètiques o catalítiques: síntesi, caracterització i propietats
El treball desenvolupat durant la Tesi Doctoral s’ha centrat en comprovar la potencialitat de la tecnologia electroquímica per a la preparació de micro i nanoestructures magnètiques amb diferent aplicabilitat. Com a material a sintetitzar s’ha escollit l’aliatge cobalt-níquel (CoNi) degut a les seve...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2016 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/400878 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/400878 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Nanoestructures Nanoestructuras Nanostructures Propietats magnètiques Propiedades magnèticas Magnetic properties Galvanoplàstia Galvanoplastia Electroplating Ciències Experimentals i Matemàtiques 544 |
| Sumario: | El treball desenvolupat durant la Tesi Doctoral s’ha centrat en comprovar la potencialitat de la tecnologia electroquímica per a la preparació de micro i nanoestructures magnètiques amb diferent aplicabilitat. Com a material a sintetitzar s’ha escollit l’aliatge cobalt-níquel (CoNi) degut a les seves propietats magnètiques, modulables en funció de la composició del material, i a la possibilitat d’obtenir-lo amb relativa facilitat mitjançant tècniques electroquímiques. Les estructures sintetitzades: làmines de gruix micromètric, nanofils i nanopartícules, a vegades amb tractaments posteriors, s’han analitzat com a catalitzadors en processos d’electro-oxidació, com a sensors de determinades molècules o com nanomaterials de propietats magnètiques potenciades. Els resultats de la Tesi s’han recollit en forma de cinc articles científics en revistes internacionals. L’estudi ha començat per definir les condicions electroquímiques (bany electrolític, potencial a aplicar, condicions hidrodinàmiques, temperatura, velocitat de creixement) més adients per aconseguir obtenir làmines de CoNi uniformes i de composició variable en funció del potencial aplicat. L’ús de diferents potencials però una única solució electrolítica ha permès controlar la velocitat de formació dels dipòsits, la qual cosa s’ha traduït en la formació de làmines d’aliatge de diferent morfologia ,estructura cristal·lina i comportament magnètic. Una velocitat de creixement baixa condueix a dipòsits de morfologia acicular i elevada rugositat, percentatge de cobalt al voltant del 75 % en pes, fase cristal·lina hexagonal compacta (hcp) i comportament magnètic semi tou. Per contra, una velocitat de creixement més elevada afavoreix la formació de làmines de gra molt fi, baixa rugositat, percentatge de cobalt menor (50 %) i comportament magnètic més tou. Les condicions seleccionades per formar els dipòsits han servit de base per la síntesi electroquímica de nanofils de CoNi emprant com a suport membranes de policarbonat o d’alúmina dopades amb or per una de les cares. D’aquesta manera s’han obtingut nanofils de diferent composició, diàmetre i longitud i, per tant, diferents propietats magnètiques. També s’han pogut sintetitzar nanopartícules de CoNi sobre una xarxa tridimensional de nanotubs de carboni verticalment alineats, la qual cosa ha permès fabricar estructures amb extraordinària resposta magnètica, potenciada per la mida de les nanopartícules i per la interacció entre elles. El coneixement de les condicions de formació electroquímica de nanofils de CoNi, optimitzades per controlar la seva estructura cristal·lina i mantenir-la al llarg de tot el nanofils (varies micres de llargada), ha permès obtenir dos tipus de nanofils de CoNi, presentant composició i fase cristal·lina diferent, testats com a catalitzadors per l’electro-oxidació de metanol en piles de combustible. La elevada relació àrea/volum dels nanofils i la natura dels nanomaterials els fa prometedors catalitzadors per l’electro-oxidació de metanol en medi alcalí, especialment aquells que presenten una fase cristal·lina hexagonal. Les nanoestructures sintetitzades poden ser una bona alternativa a les nanopartícules de metalls nobles en piles de combustible en medi alcalí. El caràcter magnètic dels nanofils facilita la fàcil manipulació i recuperació del catalitzador. També s’ha demostrat que tant làmines com nanofils de CoNi, tractats electroquímicament en medi alcalí per a formar especies oxidades mixtes , poden utilitzar-se com a elèctrodes catalítics per la electró-oxidació de glucosa i urea. En el cas de la glucosa, les estructures CoNi/òxids de CoNi serveixen com a elèctrodes per sensors amperomètrics. Per altra banda, els elèctrodes preparats a partir de CoNi d’estructura hexagonal, presenten una bona capacitat com a ànodes per l’electro-oxidació d’urea, comportament útil per l’electròlisi d’urea per producció d’hidrogen o per eliminació de la urea en tractaments d’aigües. |
|---|