Preparacion y caracterizacion de nanomateriales carbonosos avanzados : aplicaciones en energia

Abstract

En el presente trabajo de tesis, se aborda el desarrollo de nuevos métodos desíntesis de óxido de grafeno (GO) y el estudio de los efectos que se producen sobre suestructura luego de someter sus dispersiones a reacciones químicas, frente a reactivos concapacidad de producir reacciones de eliminación, adición y hasta la oxidación del mismofrente a metales capaces de formar nanoestructuras. Esto, por un lado, permitió obtenerprecisiones acerca de la estructura química del GO, como así la de los respectivosproductos de reacción y; por el otro, permitió disponer de materiales con propiedadesfisicoquímicas específicas, diferentes a la de su predecesor, dando lugar a una ampliafamilia de derivados de óxido de grafeno. La vasta literatura existente sobre la preparaciónde este tipo de materiales, se debe a su aplicación en catálisis, sensores, optoelectrónica,almacenamiento de energía, biomedicina, etc. Los estudios que se enmarcan en eldesarrollo de esta tesis, se enfocan en un objetivo principal: ampliar el estado de arte sobrela química del GO Además, en el presente trabajo se focaliza en la descripción de las condiciones desíntesis por las que se permite la obtención de óxidos de grafeno reducido (rGO) y en lacaracterización de éstos mediante el empleo de las técnicas convencionales como lo sonla espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier (FT-IR), ultravioleta visible (UV-Visible), Raman, fotoelectrónica de rayos X (XPS) y las microscopías de fuerza atómica(AFM) y electrónica de transmisión (TEM). Luego, con base en las propiedadesfisicoquímicas de los derivados reducidos, los materiales obtenidos son evaluados comoadsorbentes del gas CO2 para definir su potencial en aplicaciones de captura de carbono Por otro lado, teniendo en cuenta la capacidad que presentan los derivados del GO frentea la formación espontánea y, en un único paso de nanoestructuras metálicas, se desarrollóla síntesis de materiales compuestos bi-(2D) y tri-dimensionales (3D) de AuNPs y GO orGO. Además, los mismos fueron caracterizados estructuralmente a través de microscopíaAFM, microscopía electrónica de barrido (SEM) y de técnicas espectroscópicas comoespectroscopía de dispersión de rayos X (SEM-EDX), espectroscopía FT-IR de reflexióntotal atenuada (ATR) y XPS. Por último y explotando los conocimientos adquiridos sobrelas estructuras 3D de rGO, se diseñaron cátodos de materiales compuestos de derivadosautoensamblados de rGO con la finalidad de ser aplicados en sistemas de baterías de Li2S.