Título
Estudio de procesos de nucleación de 𝑹
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sobre estructuras de carbón para el almacenamiento de energía
Study of 𝑹
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nucleation processes over carbon nanostructures for energy storage
Autor
Elizabeth Fernández García
Colaborador
ANA KARINA CUENTAS GALLEGOS (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Nanocompuestos, RuO2, Adsorción y reacción sucesiva de películas Iónicas (SILAR), carbón nanoestructurado, materiales avanzados para electrodos de supercapacitores (SCs) - (AUTOR) Nanocomposites, RuO2, Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR), nanostructured carbon, advanced materials for supercapacitor (SC) electrodes - (AUTOR) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA - (CTI) CIENCIAS TECNOLÓGICAS - (CTI) TECNOLOGÍA DE MATERIALES - (CTI) PROPIEDADES DE LOS MATERIALES - (CTI) PROPIEDADES DE LOS MATERIALES - (CTI)
Resumen o descripción
En este trabajo de tesis se estudió el efecto de la incorporación de los grupos funcionales hidroxilo y carboxilo en un material nanocompuesto binario, formado por una matriz macroscópica de nanotubos de carbono de una sola pared (buckypaper) y dióxido de rutenio (RuO2), en las propiedades electroquímicas de almacenamiento de energía. Para ello se llevó a cabo una revisión bibliográfica del estado del arte sobre la síntesis de capas delgadas de RuO2 sobre nanoestructuras de carbono. En la literatura reportada no se encontraron metodologías de síntesis en solución por medio de adsorción y reacción sucesiva de películas iónicas (SILAR) para la obtención de materiales nanocompuestos de RuO2-Carbono aplicados a almacenamiento de energía. La fabricación de este tipo de materiales se llevó a cabo utilizando buckypapers de nanotubos de carbono como sustratos mediante un proceso desarrollado en CNyN-UNAM, para la posterior incorporación de RuO2 mediante la técnica SILAR. Se desarrolló la metodología para la incorporación de los grupos funcionales oxigenados a los nanotubos de carbono de una pared, mediante la técnica de grafting durante el proceso de elaboración de los buckypapers y así obtener los buckypapers funcionalizados para la posterior incorporación del óxido. Se confirmó la incorporación de los grupos funcionales y residuos de la funcionalización de los buckypapers por medio FTIR y XPS. Se confirmaron la composición del RuO2 y su estado hidratado por medio de FT-IR. Se observaron las distribuciones de alturas de crecimiento del RuO2 en diferentes áreas de análisis por medio de AFM. Se observaron por medio de voltamperometría cíclica los procesos de óxido-reducción en diferentes ambientes electrolíticos ácido y neutro del RuO2 y del nanocompuesto de RuO2∙ xH2O/SWCNTs buckypaper funcionalizados con grupos hidroxilo y carboxilo a diferentes ciclos de depósito SILAR . Además, esto permitió analizar las interacciones de los grupos funcionales oxigenados con el precursor de RuO2∙ xH2O durante el proceso SILAR.
In the present work, the electrochemical energy storage properties effect on the incorporation of hydroxyl and carboxylic functional groups in a carbon binary nanocomposite conformed by a single wall carbon nanotubes macroscopic array (SWCNTs buckypaper) and ruthenium dioxide (RuO2) was studied. A review of RuO2 over carbon nanostructure substrates thin films synthesis methods state of art was carried out. RuO2 nanostructured carbon nanocomposites solution based Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) thin films synthesis for energy storage applications methods literature reports were no found. Fabrication of these type of materials was carried out using carbon nanotubes buckypapers as substrates, through CNyNUNAM’s developed preparation process, in order to incorporate RuO2 using SILAR technique. Oxygen functional groups incorporation on single wall carbon nanotubes (SWCNTs) methodology was developed by grafting technique was carried out during buckypapers elaboration process to obtain functionalized buckypapers in order to proceed oxide incorporation. Oxygen functional groups incorporation and residues on buckypapers grafting was confirmed by FTIR and XPS, and height growth distributions in different analysis areas was confirmed by AFM. RuO2 composition and hydrated state was confirmed by FTIR. RuO2 over hydroxyl and carboxyl functionalized SWCNTs buckypaper nanocomposite composition and hydrated state was confirmed by FTIR. RuO2 and RuO2 nanocomposite redox processes on acid and neutral aqueous electrolytes in different SILAR thin films cycle deposition number were confirmed. Furthermore, these allowed the analysis of oxygen functional groups interaction with RuO2∙ xH2O precursor during SILAR process was observed.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2022
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Relación
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sobre estructuras de carbón para el almacenamiento de energía. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 92 pp.
Sugerencia de citación
Fernández García, E. 2022. Estudio de procesos de nucleación de 𝑹
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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