Síntesis, caracterización y estudio cinético del crecimiento de nanofibras de carbono dopadas con nitrógeno

Los objetivos principales de este proyecto son:Sintetizar nanofibras de carbono dopadas con nitrógeno (N-CNF). Estudiar el efecto de las condiciones de operación durante el crecimiento de las mismas. Caracterizar las N-CNFs y el catalizador usado. Proponer un mecanismo de reacción de la formación de N-CNFs y finalmente Desarrollar un modelo cinético basado en el mecanismo de crecimiento propuesto. Los estudios cinéticos de síntesis se han realizado en una termobalanza operando como reactor diferencial. Se han realizado diferentes series de experimentos para estudiar el efecto de las condiciones de operación: temperatura, composición de la atmósfera de reacción y caudal de alimentación (CH4, NH3, H2 y N2). El equipo utilizado permite seguir con precisión durante los experimentos de crecimiento de las N-CNFs la evolución de la reacción, el cual mide y registra simultáneamente datos de peso, tiempo y temperatura. A partir de esto se calcula tanto la velocidad de reacción como la derivada de los datos de peso vs tiempo. Para el crecimiento de N-CNFs se ha utilizado un catalizador de Ni/Al2O3 con un 30% de peso en Ni, sintetizado en el laboratorio por el método de impregnación. La caracterización de las propiedades fisicoquímicas del catalizador y las N-CNFs se ha realizado mediante las técnicas de: Análisis Elemental, Espectroscopía de Rayos X (XPS), Difracción de Rayos X (DRX), Adsorción física de gases (BET), Reducción a temperatura programada (TPR), Espectroscopia electrónica de pérdidas de energía (EELS) y Microscopías de SEM y TEM. Se ha propuesto un mecanismo de crecimiento de N-CNFs basado en modelos mecanísticos de crecimiento de nanofibras de carbono desarrollados previamente en el grupo de investigación en el que se ha realizado este PFC