Síntesis y caracterización de nanoestructuras de carbono formadas sobre sustratos metálicos de Fe, Co, Ni y Cu usando α-pineno como fuente de carbono

Abstract

The formation of crystalline nanostructures grown directly on the metal substrates has attracted much attention due to the fact that the thermal, electrical and mechanics properties can be enhanced by the combination of the individual properties or each material. In this work, carbon nanostructures were synthesized on pure metallic substrates of Fe, Co, Ni and Cu by spray pyrolysis of a bio renewable carbon source, alpha-pinene. The synthesis was carried out without any surface treatments such as oxidation-reduction cycles, acid chemical etching, pre-deposition of catalytic nanoparticles or mixing hydrogen with the carbon source. The carbon nanostructures were synthesized at 700° C, 750° C and 800° C for 120 minutes for each metal tested. In order to establish the catalytic ability or each metal to grow carbon nanostructures two approaches were followed: first, using only alpha-pinene in contact with the metals and second, mixing ferrocene as catalyst with alpha-pinene. The morphology of the CNE was evaluated by scanning electron microscopy. In additions, the structural and surface features of the produced CNE were monitored by Raman spectroscopy and high solution transmission electron microscopy.

La formación de nanoestructuras cristalinas crecidas directamente sobre sustratos metálicos ha despertado gran interés debido a que al combinar las propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas de metales con aquellas de las estructuras sintetizadas, se pueden obtener materiales con propiedades mejoradas. En éste trabajo se sintetizaron nanoestructuras de carbono (NEC) sobre sustratos metálicos de Fe, Co, Ni y Cu mediante el rocío pirolítico de alfa-pineno como fuente bio-renovable de carbono. El crecimiento de nanoestructuras de carbono (NEC) sobre los sustratos metálicos se realizó sin pretratamientos superficiales tales como ciclos de oxidación-reducción con hidrógeno o erosión química con ácidos, pre-depósito de nanopartículas catalíticas o el uso de hidrógeno mezclado con la fuente de carbono. Las NEC fueron sintetizadas a 700° C, 750° C y 800° C durante un tiempo de 120 minutos de reacción para cada metal. Para determinar la capacidad catalítica hacia el crecimiento de NEC de los metales propuesto se realizaron las síntesis de dos maneras: sin usar catalizador, solamente la fuente de carbono en contacto con las superficies metálicas y mezclando ferroceno como catalizador con la fuente de carbono. La morfología de las NEC fue evaluada mediante microscopía electrónica de barrido (MEB). Adicionalmente, las características estructurales y superficiales fueron monitoreadas mediante espectroscopia Raman y microscopia electrónica de transmisión.