Síntesis de nanocompuestos basados en NTC: funcionalizados con NPs para aplicaciones catalíticas y en aleaciones Al-Mg para aplicaciones automotrices

Abstract

The main focus of the present investigation project resides on the study of CNTs, their properties, and applications. It starts with the synthesis of this carbon nanostructures, using a method derived from the conventional CVD, which is known as spray pyrolysis. This technique offers the advantage of producing larger amounts of nanotubes, in comparison with other processes; besides, the energy consumption, although elevated, does not exceed the ones presented with various methods such as laser-evaporation, among others. With the spray pyrolysis technique, CNTs with a mean diameter of 80 nm and several ?m in length were obtained. Also, they possess a high packing and alignment degree, which is usual behavior for nanotubes synthesized through this method. The latter observations are a product of developing studies by SEM and TEM. Despite the efficiency of the process, some impurities that may influence the properties of the products were found, including amorphous carbon and residual particles from de Fe catalyst employed during the synthesis, this was corroborated by means of XRD. In order to avoid these contamination, a purification treatment using acids was applied, which demonstrated its efficiency according to the acquired XRD patterns, showing a considerable decrease in Fe reflections. Moreover, from SEM micrographs, it was observed that the acids do not cause significant harm to the CNTs surface. The use of different functionalization methods has demonstrated to be helpful in increasing the application field of the CNTs, which leads to the study of two processes. The first one, consists of the dispersion and stabilization of the nanotubes, through the usage of surfactant agents such as SDS, PVP, and EDTA.

El presente proyecto de investigación se enfoca en el estudio de los NTC, sus propiedades y aplicaciones. Se inicia con la síntesis de estas nanoestructuras de carbono, a partir de un método derivado de la DQV, conocido como spray pirolisis, que ofrece la ventaja de producir grandes cantidades de nanotubos, en comparación con otras técnicas aplicadas, además de que el consumo de energías, aunque elevado, no excede aquellos consumidos en métodos como la evaporación láser, entre otros. Los NTC obtenidos poseen un diámetro promedio alrededor de los 80 nm y varios ?m de longitud, además, tienen un alto grado de empaquetamiento y se encuentras alineados, observaciones que se lograron mediante MEB y MET; estas características son propias del método empleado. A pesar de la eficiencia del proceso, también se incluyen impurezas, las cuales pueden influir en las propiedades, como carbón amorfo y, sobre todo, partículas residuales del catalizador de Fe utilizado para la síntesis de los nanotubos, esto fue corroborado por DRX. Con la finalidad de eliminar dicha contaminación, se aplicó un tratamiento de purificación con ácidos, el cual demostró ser eficiente de acuerdo a los resultados obtenidos por DRX, donde se observó una disminución considerable en las reflexiones del Fe; por otra parte, a través de las micrografías adquiridas por MEB, se establece que los ácidos no causan daño considerable en la superficie de los nanotubos. Se ha demostrado que la funcionalización por diversos métodos ayuda a incrementar el campo de aplicación de los NTC; por lo que se aplicaron dos procesos diferentes. El primero consistió en la dispersión y estabilización, mediante el uso de diversos agentes surfactantes como el LSS, PVP y AETA.