Preparación y caracterización de dispersiones de nanotubos de carbono de capa única en medios acuosos

Abstract

107 páginas.-- Proyecto fin de Carrera presentado para la obtención del título de Ingeniero Técnico Industrial (Esp. Química Industrial) en la Universidad de Zaragoza.Las muestras de nanotubos de capa única (SWNT) que se pueden adquirir en el mercado a precios razonables contienen cantidades variables de impurezas: partículas metálicas, grafíticas o carbono amorfo procedentes de la síntesis de los nanotubos. La purificación de los nanotubos de carbono es un paso elemental antes de su utilización. La centrifugación a velocidad elevada (ultracentrifugación) como método de purificación ha sido aplicada con éxito para obtener dispersiones de SWNT de alta pureza en medios acuosos con surfactantes. Sin embargo, no se ha estudiado en profundidad la influencia del proceso de ultracentrifugación de dispersiones de SWNT que porten grupos químicos covalentemente anclados en su superficie, es decir, SWNT funcionalizados. En el presente estudio, se prepararon dispersiones de SWNT producidos por el método de descarga de arco eléctrico sometidos a distintos tratamientos químicos de funcionalización y purificación. Los SWNT fueron dispersados en cuatro medios acuosos estabilizantes (SDBS, CTAB, Pluronic y goma arábiga) y purificados mediante centrifugación a alta velocidad. Se evaluó el grado de purificación de cada dispersión estudiando las características ópticas de los distintos tipos de SWNT y dispersiones de SWNT mediante técnicas de espectroscopia de absorción óptica. Estos resultados fueron corroborados posteriormente a través de técnicas de microscopía de transmisión electrónica y análisis elemental EDX. Para todos los casos se alcanzaron elevados grados de pureza por eliminación preferencial de las impurezas carbonosas y partículas metálicas. Asimismo, se estudió la dispersabilidad de los cuatro medios acuosos para cada tipo de SWNT. El SDBS fue el surfactante que mejores resultados mostró a la hora de estabilizar mayor concentración de nanotubos en dispersión tras la ultracentrifugación. También se llevó a cabo un estudio del efecto de los parámetros de ultracentrifugación, velocidad y tiempo, en dispersiones de SWNT para los cuatro medios acuosos elegidos. En general, las condiciones óptimas se lograron para la centrifugación a 120000xg y entre 1 y 2 horas.Peer reviewe