EnglishLos materiales de carbono filamentosos obtenidos mediante la descomposición catalítica de hidrocarburos ricos en metano son utilizados como precursores de materiales de carbono avanzados, que a su vez pueden ser usados en procesos de conversión de energía y como soporte de catalizadores.
Nanofilamentos de carbono funcionalizados: La modificación superficial de los nanofilamentos de carbono es fundamental para su posterior utilización en distintas aplicaciones. Los nanofilamentos de carbono son sometidos a distintas combinaciones de tratamientos de funcionalización en medio ácido y tratamientos térmicos, modificando de forma selectiva tanto la concentración como la naturaleza de los grupos oxigenados superficiales. Además, se lleva a cabo distintos tratamientos en condiciones hidrotermales para dopar dichas estructuras de carbono con heteroátomos tales como S y N. Estos materiales se han usado como catalizadores o soporte de catalizadores en reacciones de conversión de recursos energéticos (petróleo, biomasa).
Nanofibras de grafito: El grafito sintético es un material de gran valor con una amplia gama de aplicaciones, desde electrodos para las industrias de aluminio y acero al combustible componente de células y baterías de iones de litio. El GCC ha participado en la investigación relacionada con la utilización de los nanofilamentos de carbono como precursores de grafito sintético por medio de un proceso conocido como grafitización, en colaboración con el Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC). La grafitización de las estructuras de carbono filamentosas se lleva a cabo sometiendo a los materiales a tratamientos a alta temperatura (2400-2800ºC) en atmósfera inerte, resultando en nanofibras de grafito con parámetros cristalinos similares los grafitos sintéticos comerciales producidos a partir de coque de petróleo. Las nanofibras de grafito fueron caracterizadas electroquímicamente como ánodos en baterías ion Li mostrando unos resultados similares a los obtenidos con grafitos comerciales. Los materiales desarrollados en el contexto de esta línea de investigación han sido objeto de una patente internacional.
Materiales derivados de grafeno: Los nanofilamentos de carbono son usados como precursores de materiales grafénicos. Tal transformación se fundamenta en la oxidación química de los mismos a partir del método Hummers modificado y posterior exfoliación con ultrasonidos. Del resultado del proceso de oxidación/exfoliación de diferentes tipos de nanofilamentos de carbono (nanofibras y nanotubos de carbono), así como de diferentes distribuciones de diámetro exterior, se han obtenido y caracterizado materiales con diferentes características químicas y morfológicas basados en óxido de grafeno: hojas de óxido de grafeno de pocas capas a partir de la exfoliación de ambos tipos de nanofilamentos de carbono, y quantum dots de óxido de grafeno a partir exclusivamente de nanofibras de carbono. Se ha estudiado además el efecto del ratio de oxidación utilizado durante la oxidación de los nanofilamentos de carbono, así como la posterior reducción de estos materiales grafénicos usando condiciones hidrotermales con agua sobrecalentada o en condiciones supercríticas.
Publicaciones relacionadas:
Garcia AB, Cameán I, Suelves I, Pinilla JL, Lázaro MJ, Palacios JM, et al. The graphitization of carbon nanofibers produced by the catalytic decomposition of natural gas. Carbon. 2009;47:2563-70.
Cameán I, García AB, Suelves I, Pinilla JL, Lázaro MJ, Moliner R. Graphitized carbon nanofibers for use as anodes in lithium-ion batteries: Importance of textural and structural properties. J Power Sources. 2012;198:303-7.
Torres D, Pinilla JL, Moliner R, Suelves I. On the oxidation degree of few-layer graphene oxide sheets obtained from chemically oxidized multiwall carbon nanotubes. Carbon. 2015;81:405-17.
Torres D, Pinilla JL, Galvez EM, Suelves I. Graphene quantum dots from fishbone carbon nanofibers. RSC Advances. 2016;6:48504-14.
