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Si us plau utilitzeu sempre aquest identificador per citar o enllaçar aquest document: https://hdl.handle.net/2445/60143
Carbon Nanotubes Deposited by Hot Wire Plasma CVD and water assisted CVD for Energetic and Environmental Applications
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Resum
[spa]La nanociencia y la nanotecnología han experimentado un enorme crecimiento en pocos años. Una de las formas del carbono son los nanotubos de carbono, que están limitados en cada extremo por medio fulereno, y que han despertado un gran interés en la comunidad científica debido a sus exóticas propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas. Un nanotubo de carbono de pared simple puede ser descrito como una hoja de grafeno enrollada en forma cilíndrica de modo que la estructura tiene una simetría axial. Los nanotubos de carbono (CNTs) tienen características únicas que les permiten actuar como electrodos en dispositivos de almacenamiento de carga, sensores y adsorción de contaminantes, entre otros. Los principales objetivos de esta tesis son la síntesis de CNTs sobre los diversos sustratos para aplicaciones de almacenamiento de carga (supercondensadores) y ambientales. Tratamientos de plasma de agua y nitrógeno se realizaron para eliminar el carbono amorfo y funcionalizar la superficie de los CNTs con diferentes grupos de oxígeno o nitrógeno. Las condiciones de los tratamientos de plasma fueron optimizados mediante la utilización de un diseño experimental de Box-Wilson. Las medidas electroquímicas muestran que el tratamiento con plasma de agua aumenta significativamente el área superficial activa de los CNTs, y el plasma de nitrógeno es más eficaz para mejorar la transferencia de carga. Tanto el plasma de nitrógeno como el de agua aumentan la capacidad de los nanotubos de carbono en comparación con los CNTs no tratados. El dióxido de manganeso se depositó electroquímicamente mediante el método galvanostático sobre los nanotubos de carbono sin tratar y tratados con plasma. La estructura de MnO2 cambia de una estructura de “nanoflor” (inicialmente) a una en forma tipo aguja o de capa superficial en función del voltaje aplicado durante los experimentos de ciclado. Los CNTs tratados con 75 W de potencia de plasma y 10 Pa de presión de nitrógeno, y posteriormente funcionalizados con MnO2, exhiben la capacitancia específica más alta obtenida en esta tesis; 955 Fg-1 a 10 mVs-1. Este valor es aproximadamente el 87% del valor teórico para MnO2. La evolución estructural de los nanotubos de carbono durante su crecimiento asistido por agua ha sido estudiada. La longitud obtenida de los CNTs es de ~ 800 micras sobre una oblea de silicio. La transferencia de CNTs ultralargos a una cinta adhesiva de aluminio conductor se llevó a cabo utilizando una metodología novedosa que reduce la resistencia en serie del electrodo. La capacidad específica de los CNTs / Al aumenta de 87 a 148 Fg-1 para los CNTs / Al sin y con tratamiento de plasma de agua, respectivamente. Una configuración de múltiples capas (Cu/Ni/Ti/Al2O3) antes de depositar el catalizador aumenta la velocidad de crecimiento y la calidad de los CNTs. CNTs verticalmente alineados se sintetizaron sobre filtros de fibra de cuarzo para aplicaciones ambientales. Tres compuestos orgánicos volátiles clorados; tricloroetileno, cloroformo y 1,2 diclorobenceno se utilizaron para estudiar las propiedades de adsorción / desorción de CNTs / QF. Se vio que las moléculas con anillos aromáticos presentan interacciones más fuertes con los nanotubos de carbono (apilamiento de tipo pi).
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SHAHZAD, Hussein. Carbon Nanotubes Deposited by Hot Wire Plasma CVD and water assisted CVD for Energetic and Environmental Applications. [consulta: 7 de desembre de 2025]. [Disponible a: https://hdl.handle.net/2445/60143]