Functionalization of carbon nanomaterials with nitrogen, halides and oxides
Los materiales compuestos por grafeno y nanotubos de carbono (CNTs) han despertado un amplio interés debido a sus propiedades excepcionales. La variación de éstas, empleando diversas técnicas de modificación aumentan sus aplicaciones potenciales en muchos campos. Ésta tesis describe la funcionalizac...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2016 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:168468 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/168468 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Grafè Nanotubs de carboni Materials compostos Materials nanoestructurals |
| Sumario: | Los materiales compuestos por grafeno y nanotubos de carbono (CNTs) han despertado un amplio interés debido a sus propiedades excepcionales. La variación de éstas, empleando diversas técnicas de modificación aumentan sus aplicaciones potenciales en muchos campos. Ésta tesis describe la funcionalización de nanomateriales de carbono con nitrógeno y diversos haluros y óxidos. La modificación de la estructura de nanotubos de carbono multicapa (MWCNTs) y derivados de grafeno se llevó a cabo mediante reacciones sólido-gas y sólido-líquido. Hemos empleado diferentes métodos de funcionalización, que incluyen oxidación, funcionalización con nitrógeno y dopaje, así como modificaciones de las cavidades internas y superficies externas de los nanotubos de carbono, para modular las propiedades de las nanoestructuras preparadas. Mediante un estudio sistemático de las condiciones de tratamiento y una exhaustiva caracterización se determinaron las características estructurales de las muestras y se evaluaron algunas de sus propiedades fisicoquímicas. En ésta tesis proponemos un método simple, eficiente y reproducible para la síntesis de óxido de grafeno reducido (RGO) modificado con nitrógeno. La naturaleza de los átomos de nitrógeno dentro de la red del RGO se ha modulado mediante tratamientos de amonolísis de óxido de grafeno (GO) a temperaturas comprendidas entre 25 ˚C y 800 ˚C. El protocolo propuesto permite tanto la introducción de grupos funcionales alifáticos (funcionalización con N) como la de nitrógeno estructural (dopaje con N). Adicionalmente, la composición estructural de las muestras funcionalizadas y dopadas con nitrógeno se modificó mediante tratamientos posteriores empleando altas temperaturas y atmosferas no oxidantes. Éstos tratamientos provocan rearreglos internos que confieren mayor estabilidad térmica a los materiales. Por otro lado, se llevó a cabo el llenado de las cavidades y la decoración de las superficies externas de los MWCNTs con compuestos inorgánicos. Reportamos la formación de nanotubos inorgánicos monocapa dentro de los nanotubos de carbon empleando una técnica de capilaridad del material laminar en su fase fundida. Además, mediante la optimización de los parámetros experimentales conseguimos favorecer el crecimiento de éstos sistemas inorgánicos monocapa con respecto la formación de otras nanoestructuras, tales como, nanopartículas, nanobarras y nanoserpientes de los halogenuros empleados. Hemos descrito una nueva técnica para el aislamiento ó liberación de las sustancias previamente introducidas en las cavidades de los MWCNTs. Así, exploramos el uso potencial de los fulerenos como agentes aisladores o promotores de la liberación de estructuras huéspedes. Finalmente, hemos preparado MWCNTs decorados con óxidos de titanio reducidos empleando tratamientos a altas temperaturas. Mediante la oxidación de los nanotubos se obtuvieron "nanocollares" de titania libres de carbono. Los materiales soportados presentan una actividad fotocatalítica superior a la del material de referencia titania P25. |
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