Resumen de la Tesis Doctoral del Becario 2019
Síntesis de materiales de carbono morfológicamente controlados y funcionales utilizando hollín generado por plasma en solución y su aplicación para adsorción de CO2
El dióxido de carbono (CO2) es un gas de efecto invernadero que atrapa el calor en la atmósfera terrestre, impidiendo que escape al espacio. A medida que las actividades humanas liberan más CO2 a la atmósfera, el efecto invernadero se intensifica, provocando un aumento de las temperaturas globales, cambios en los patrones de precipitación e importantes repercusiones en el medio ambiente, la salud humana y la economía.
En este estudio se desarrolló un método de síntesis de materiales de carbono utilizando hollín generado por plasma en solución (SPGS Solution-Plasma generated soot). Este método permite tener control sobre la morfología de los materiales de carbono y además la incorporación de grupos funcionales. Este material de carbono es utilizado para la adsorción de dióxido de carbono (CO2). Los materiales de carbono para la adsorción de CO2 han tomado importancia en los últimos años debido a sus ventajas como estabilidad química y durabilidad, bajo costo y superiores capacidades de adsorción debido una mejorada área superficial. Así mismo, se introduce el método SP (Solution Plasma) para la síntesis de carbón. Este método presenta ventajas como una rápida y sencilla síntesis cuando una descarga de plasma es aplicada a una solución orgánica a temperatura ambiente y presión atmosférica. Sin embargo, controlar la morfología del carbón preparado con este método presenta ciertas restricciones. El concepto de SPGS es introducido para remediar la carencia de una morfología definida, y puede definirse como toda especie carbonácea de diferentes pesos moleculares que componen el hollín producido por el método SP. SPGS provee “semillas” que son utilizadas para el crecimiento de nanofibras de carbono al ser depositadas en un substrato con propiedades catalíticas.
Al mismo tiempo, este método permite el empleo de diferentes materias primas con diferentes estructuras químicas que influyen la morfología del producto final. Por ejemplo, la utilización de diclorobenzeno permite la preparación de fibras de carbono con una arquitectura jerárquica, la cual influye en la adsorción de CO2.
Resúmenes de dos artículos publicados:
Hierarchical Porous Carbon Fibers Synthesized by Solution-Plasma-Generated Soot Deposition and Their CO2 Adsorption Capacity
Global warming caused by CO2 emissions is a major environmental problem. Thus, the development of materials with innovative architectures that approach the CO2 problem is a necessity. In this study, hierarchical porous carbon fibers (HCFs) were synthesized by a chemical deposition process that operates at 400 °C and uses solution-plasma-generated soot (PGS) as a carbon precursor. Subsequently, the CO2 adsorption capacity of the synthesized material was evaluated. The HCFs showed enhanced surface areas and networks of micropores and mesopores. Moreover, the HCFs were post treated by metal etching and KOH activation. The post treated HCFs achieved a CO2 uptake of 0.8 mmol g−1 at 273 K, which was superior to the simultaneously produced solution plasma carbon (SPC), which has a CO2 uptake of 0.2 mmol g−1.https://www.mdpi.com/2079-6412/12/11/1620?fbclid=IwAR1I1rpmapoS5UeOc3RgNWPGF04Bzo-aX4K0Wl3W7zovKD3wRmLSY9ooupE
Carbon Fibers Prepared via Solution Plasma-Generated Seeds
Carbon fibers are materials with potential applications for CO2 capture due to their porous structure and high surface areas. Nevertheless, controlling their porosity at a microscale remains challenging. The solution plasma (SP) process provides a fast synthesis route for carbon materials when organic precursors are used. During the discharge and formation of carbon materials in solution, a soot product-denominated solution plasma-generated seeds (SPGS) is simultaneously produced at room temperature and atmospheric pressure. Here, we propose a preparation method for carbon fibers with different and distinctive morphologies. The control over the morphology is also demonstrated by the use of different formulations.
https://www.mdpi.com/1996-1944/16/3/906?fbclid=IwAR0hr3UPYZahd68vndb36bomO0JjccMxJhy7-ufa5AV-DLTTrnBVmqpV0P0