Síntesis de materiales grafénicos a partir de derivados del carbón

Abstract

En esta memoria se estudia la viabilidad de la utilización de distintos derivados del carbón, como son las breas de alquitrán de hulla y breas de aceite de antraceno, para la producción de materiales grafénicos mediante su transformación en coque y posteriormente en grafito. Los coques y los grafitos presentaron diferencias en su textura óptica lo que les confirió distintas características y por lo tanto distinto comportamiento en su procesado para dar lugar a materiales grafénicos. Los grafitos se oxidaron mediante el método de Hummers y los óxidos de grafito obtenidos se exfoliaron/redujeron térmicamente o se exfoliaron en fase líquida. Este proceso fue optimizado mediante el estudio de la influencia de los reactivos utilizados en la reacción de oxidación y con el diseño de un nuevo reactor de exfoliación térmica con el fin de obtener altos rendimientos mediante un proceso semicontinuo. Los materiales grafénicos preparados se caracterizaron mediante distintas técnicas dando lugar a diferencias significativas, especialmente en los óxidos de grafeno obtenidos mediante exfoliación en fase líquida. Para estudiar la influencia de las partículas de insolubles en quinolina en los materiales grafénicos, se utilizaron dos coques procedentes de dos alquitranes que diferían en el contenido en estas partículas. Las principales diferencias se encontraron en los rendimientos de oxidación y en las características de los óxidos de grafeno obtenidos mediante exfoliación en fase líquida. Finalmente se estudió el efecto de la temperatura de obtención del coque en las propiedades de los materiales grafénicos. Para ello, un coque procedente de un alquitrán de hulla se trató a diferentes temperaturas (1500 a 1900ºC), se oxidó y se exfolió a 300ºC obteniéndose los correspondientes materiales grafénicos que se caracterizaron mediante las distintas técnicas.